非晶硅窗口层的自然氧化及其对SHJ太阳电池性能的改善-陈仁芳

非晶硅窗口层的自然氧化及其对 SHJ太 阳电池性能的改善 中国 • 西安 2018-11-10 上海微系统所 陈仁芳 主要内容 1. 背景介绍 2. n-a-Si:H 薄膜的制备及特性 3. 后氧化窗口层对 SHJ电池的改善 4. 总结 1. 背景介绍 SHJ太阳电池：入光面 a-Si:H 寄生光吸收无法避免，可通过改 善结构降低其影响； Cat-CVD：利用催化热丝分解反应气体（无高能粒子轰击）， 通过调节气体流量等实现薄膜结构的调控； 原子 H在气体分解过程中，可以调控 a-Si:H 达到短程有序长程 无序结构并钝化悬挂键 → 调控 H2流量 2. n-a-Si:H 薄膜的制备及特性 1.氢稀释 (RH)增加 ,发生晶化； RH=6.0,晶粒尺寸： 7-12 Å [Appl. Phys. Lett. 69, 200(1996)] 2. RH=6.0,薄膜质量密度明显下降。 不同氢稀释下， 原位沉积薄膜 的结构各异 在器件制备过程中，不同 结构薄膜随环境变化 各异 Si-Hx 原位沉积 自然后氧化 氢稀释 (RH)增加 ,a-Si:H 薄膜氢含量与结构因子均降低； 薄膜发生快速且稳定的自然氧化，且氧化随制备氢稀释的增加而加 剧。 Si-H SiO2 out-of-phase O motion 1. SiO2形成在 a-Si:H表面＜ 2.5nm范围，且高 RH下其含量较高； 2.对于 (RH=6.0),非标准配位的 SiOx氧化深度＞ 7nm，接近电池 N型 窗口层厚度 1.高氢稀释下后氧化 (RH=6.0)的薄膜具有更好的短波（ 300-600nm） 透光性 2.其电导保持与其他条件同等的数量级水平。 Cells Voc (mV) Jsc (mA/cm2) FF (%) Efficiency (%) Cell-1 (RH=2.0) 742.8 38.06 79.14 22.37 Cell-2 (RH=6.0) 741.4 38.31 80.01 22.73 将发生深度自然氧化的 n-a-Si:H 用作 SHJ电池的窗口层，可显著 提升电池的短波（ 300-600nm） 的外量子效率 EQE，最大提升可 达 20%。因此，电池短路电流密 度 Jsc 显著提升。 效率 Eff.提升。 3. 后氧化窗口层对 SHJ电池的改善 4. 总结 1. 利用 Cat-CVD高氢稀释的条件，制备出自然后氧化的 n-a-Si:H 其结构因子低，短波透光性好，电学性能较好。 2.将高氢稀释下自然后氧化的 n-a-Si:H薄膜用于 SHJ电池窗口层， 电池短路电流密度及效率显著提升。 Thanks for your attention!