10000897_新型透明导电薄膜在非晶硅太阳电池中的应用

1 新型透明导电薄膜在非晶硅太阳电池中的应用 任宁宇，史鹏飞，善奇，李天天 *，班士良 内蒙古大学物理科学与技术学院 内蒙古自治区高等学校半导体光伏技术重点实验室 1. 研究背景与内容 在这项工作中，我们在玻璃基板上通过 RF 磁控管溅射在室温下制备了优良性能的 IAI 复 合透明导电膜，在非晶硅太阳电池中引入了 FTO / p-a-SiOx:H / p-nc-SiOx:H 结构以改善 a-Si:H 太阳能电池 p 侧的光学和电学性质。p-nc-SiOx:H / i-a-Si:H 具有大的带偏移，这可能导致载流子 在 i / p 膜界面处复合。因此，i-a-SiOx:H 被用作 p / i 界面的缓冲层以改善空穴的传输性质。 2. 研究结果与讨论 2.1 单层 ITO 的制备及光学特性 图 1 (a)作为 Ag 厚度的函数的 ITO(48 nm) / Ag / ITO(42 nm)膜的光透过率; (b)作为 Ag 厚度的函数，在 550 nm 处的光透过率，ITO(48 nm) / Ag / ITO(42 nm)薄膜的薄层电阻和 FOM; 图 1 (a)可以看出，当 Ag 夹层的厚度从 12.5 变化到 17.5 nm 时，IAI 膜表现出非常好的透过 率。特别是当 dAg = 12.5 nm 时，样品在可见光区域具有最高的光透过率。图(b) 显示出了 550 nm 波长下的光透过率，ITO(48 nm) / Ag / ITO(42 nm)复合透明导电膜薄膜的方块电阻和 FOM 值。当 dAg = 12.5 nm 时，测得的 550 nm 光透过率为 94.25 ％，与理论计算值 95.97 ％非常接 近。 2.2 p-a-SiOx:H / p-nc-SiOx:H 双 P 层厚度对电池性能的影响和分析 2 图 2 (a) 具有不同 p 层的 a-Si:H 太阳能电池的能带结构8024860920 (b)4nm/1079/51n34/04nm/1079/51n3 Voc (m)4m/(ap-aSiO x:Hc-ix:.15.0.16.0 .517.0 Jsc (A/m2 4056057p-aSiO x:H/nc-ix: (d)(c) 4nm/1079/5134m/107n9/13n/ F(%) 6789104/0 Ef(%) 图 3 a-Si:H 太阳能电池的 J-V 特性参数 Jsc，Voc ，FF 和 Eff 图 2 显示为电池结构和能带图；图 3 显示了在 p-a-SiOx:H / p-nc-SiOx:H 双 p 层中具有不同 厚度的 p-nc-SiOx:H 的 a-Si:H 太阳能电池 J-V 特性参数的趋势。当 p-nc-SiOx:H(dnc)的厚度从 0- 10 nm 时，平均开路电压(Voc) 从 816 mV 增加到 892 mV。然而，在 dnc 7 nm 的情况下，短路 电流密度(Jsc)随着 dnc 的增加而减小，在 dnc = 7 nm 处达到最高的 Jsc，然后再次缩小。随着薄 p-nc-SiOx:H(3 nm)，填充因子(FF)减小，然后随厚膜增加。最后，转换效率(Eff)显示了 FF 的相 似趋势，并且在 dnc = 7 nm 处获得了最高的平均 Eff(9.57 ％)。通过这种方法 Eff 增加了 12.90 ％。 3. 结论 氢化非晶硅薄膜(a-Si:H)被认为是太阳能应用中的重要材料，作为 a-Si:H 太阳能电池的窗口 层，p 型层的优化设计不仅可以减少短波长的寄生吸收，还可以提高太阳能电池的内建电势 (Vbi)，所以它对影响短电流密度(Jsc)和开路电压(Voc)具有相当大的影响。对于 Ag 层间厚度为 12.5-17.5 nm 的 IAI 膜，薄膜电阻低至 4.88Ω/ sq，高透过率超过 90％。之后，我们将 IAI 复合 电极进一步应用于非晶硅太阳电池也取得了不错的结果。 参考文献 [1] Jeong J A and Kim H K, Solar Energy Materials & Solar Cells, 2009, 93, 1801. [2] Guillén C and Herrero J, Thin Solid Films, 2011, 520, 1. [3] Guillén C and Herrero J, J. Phys. D: Appl. Phys., 2013, 46, 295302. [4] Yu X G, Marks T J, and Facchetti A, Nature Mat., 2016, 15, 383. 作者简介： 姓名：任宁宇 主要研究方向：薄膜太阳能电池材料及器件 通信地址：内蒙古呼和浩特市赛罕区大学西路235号 邮政编码：010021