《N型SiOXH材料在硅基薄膜电池中的应用研究（学位论文-工学）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《N型SiOXH材料在硅基薄膜电池中的应用研究（学位论文-工学）（57页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、分类号： 密级：U D C： 编号：学 位 论 文N 型 SiOX:H 材料在硅基薄膜电池中的应用研究樊 君张存善 教授 河北工业大学指导教师姓名：张晓丹 教授 南开大学申请学位级别： 硕 士 学科、专业名称： 物理电子学论文提交日期： 2012 年 11 月 论文答辩日期: 2012 年 12 月学位授予单位：河北工业大学答辩委员会主席：评 阅 人 ：2012 年 12 月基 于 数 字 信 号 处 理 的 相 干 光 通 信 系 统 补 偿 技 术 的 研 究Dissertation/Thesis Submitted toHebei University of TechnologyforT
2、he Master Degree ofPhysical ElectronicsTHE RESEARCH ON APPLICATION OF N-SiOX:H MATERIALIN SILICON THIN FILM SOLAR CELLbyFan JunSupervisor: Prof. Zhang CunShan, Prof.Zhang XiaoDanDEC 2012This work supported by the supports from the National Basic Research Program ofChina (Grant No. 2011CBA00706, 2011
3、CBA00707), National Natural ScienceFoundation of China (60976051), Science and Technology Support Program ofTianjin (12ZCZDGX03600).ii河 北 工 业 大 学 硕 士 学 位 论 文N 型 SiOX:H 材料在硅基薄膜电池中的应用研究摘 要本论文的主要研究内容是利用等离子体增强化学气相淀积的方法制备 N-SiOX:H 材 料 ，初 步 研 究 其 作 为 非 晶 硅 电 池 的 N 型功能层以及在非晶硅/ 微晶硅叠层电池中的复合功能层的 应 用 。一 详 细 研
4、究 了 PECVD 工 艺 参 数 对 N-SiOX:H 材 料 光 电 性 能 的 影 响 ； 在 非 晶 硅 薄 膜 电池 使 用 N-SiOX:H 材料代替传统非晶硅材料作为电池的掺杂层，通过对电池和材料测试结果 的 研 究 进 行 器 件 分 析 与 优 化 。1、 调 节 工 艺 参 数 R=CO2/SiH4 和 沉 积 功 率 实 现 对 薄 膜 反 应 前 驱 物 之 间 的 比 例 和 数 量 的控制，从而改变材料中微晶硅相和非晶硅氧相的比例，实现对材料光电性能的调控。2、 采 用 N-SiOX:H 功能层的非晶硅电池，其 J-V 特 性 除 填 充 因 子 FF 均 有 提
5、升 ， 其 中JSC 显 著 提 升 。 填 充 因 子 FF 恶 化 原 因 是 由 于 N-SiOX:H 材 料 中 的 氧 原 子 造 成 了 I/N 界 面 过 多的 缺 陷 态 ， 我 们 通 过 buffer 层 来 改 善 I/N 界面，提升填充因子。二 结 合 Asahi U-type SnO2:F 衬 底 和 本 实 验 室 制 备 的 溅 射 后 腐 蚀 ZnO 衬 底 ， 对 基 于N-SiOX:H 材 料 复 合 功 能 层 的 双 结 非 晶 硅 /微晶硅电池进行光控制的研究。1、 采 用 N-SiOx:H 材料功能层的非晶硅/ 微 晶 硅 叠 层 电 池 ， 能 提
6、 升 叠 层 电 池 的 填 充 因 子FF 和顶电池的短路电流 JSC。2、通过调节气体比例参 数的方法 进一步 优化材料，制 备出高 长波透过性，宽带隙，低 折 射 率 的 N-SiOX:H 材 料 IRL， 使 复 合 功 能 层 在 总 厚 度 只 有 70nm 的 情 况 下 ， 顶 电 池 短 路电 流 提 高 约 1mA/cm2。3、 进 行 ZnO 衬 底 上 N-SiOX:H 复 合 功 能 层 的 非 晶 硅 /微 晶 硅 叠 层 电 池 同 SnO2 衬 底 上 传统 结 构 的 非 晶 硅 /微 晶 硅 叠 层 电 池 的 对 比 试 验 ， 发 现 溅 射 后 腐 蚀
7、 ZnO 衬 底 结 合 N-SiOX:H 复合 功 能 层 可 以 实 现 更 好 的 电 流 匹 配 。关键词：太阳电池， N-SiOX:H 材 料 ， N-SiOX:H 功能层，光控制iN 型 SiOX:H 材 料 在 硅 基 薄 膜 电 池 中 的 应 用 研 究THE RESEARCH ON APPLICATION OF N-SiOX:H MATERIALIN SILICON THIN FILM SOLAR CELLABSTRACTIn this thesis, N type hydrogenated silicon oxide (N-SiOX:H) materials are pr
8、epared byplasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) method and used as functional layer ina-Si:H solar cells and a-Si:H/c-Si:H (micromorph tandem) solar cells. We thoroughly analyzethe influence of the N-SiOX:H functional layer on the solar cell by studying the test results of thematerial and
9、 solar cell.A. First of all, the influences of process parameters on material properties aresystematically investigated; We apply N-SiOX:H material as the N layer of the a-Si:H solar cellinstead of traditional N-a-Si:H material. By studying the test results of the material and cell, wemake further o
10、ptimization of the device structure.1. Films with a wide range of optical and electrical properties are obtained by varyingthe deposition parameter R=CO2/SiH4 and the depostion power, because the variation lead tochange the proportion of silicon-rich phase and oxygen-rich phase in material.2. The el
11、ectrical properties of the a-Si:H solar cell with N-SiOX:H functional layer hasbeen improved except for the fill factor, which decrease from 69% to 63%. We believe the defectcenter at the I/N interface led to the deterioration, so we insert an N type amorphous buffer layerat the I/N interface to inc
12、rease the FF of the solar cell.B. Study the light management of the micromorph tandem solar cell based on theN-SiOX:H functional layer and substrates, which are include Asahi U-type SnO2:F substrate andhomemade textured sputtering ZnO substrate.1. The FF of micromorph tandem solar cell has been sign
13、ificantly improved due to theN-SiOX:H functional layer, however the increase of top cells Jsc is only 0.3mA/cm2.2. Highly long-wave transparent N-SiOX:H material named IRL with wide band gap,and low refractive index are obtained by varying the input gas ratio. The top cells Jsc canincrease by 1mA/cm
14、2 with the complex function layers thickness is just 70nm.3. The micromorph tandem solar cell with complex function layer deposited ontextured sputtering ZnO substrate can achieve a better current matching condition comparing thetraditional structure micromorph solar cell deposited on the Asahi U-type SnO2:F substrate.KEY WORDS: solar cell, N-SiOx:H, N-SiOX:H functional layer,light controlii河 北 工 业 大 学 硕 士 学 位 论 文目 录第一章 绪论 . 11.1 研究背景及硅基薄膜电池发展现状 . 11.2 本论文主要研究的内容以及内容结构安排 . 4第二章 N-SiOX:H 材料与硅薄膜电池的物理基础和表征方法 . 52.1 N-SiOx:H 薄膜材料的沉积动力学 . 52.2 太阳电池理论 .
