a_Si_H薄膜太阳能电池

爱的

建材世界

2009年 第30卷 第5期

a-Si H薄膜太阳能电池

倪 嘉,鲍 田,王 芸

(中国建材国际工程有限公司研发中心,蚌埠233018)

-Si H薄膜太阳能电池作为一种新的能源材料正得到迅猛发展,该文阐述了a-Si H薄膜太阳能电池的原摘 要: a

理、结构、研究进展及应用前景。

关键词: 非晶硅; 太阳能电池; 薄膜

a-Si HThinFilmSolarCell

NIJia,BAOTian,WANGYun

(ResearchandDevelopmentCenterofCTIEC,Bengbu233018,China)

Abstract: Asakindofnewenergymaterials,thea-Si Hthinfilmsolarcellisintherapiddevelopment,thispaperde-scribesthetheory,structure,progressandprospectofthea-Si Hthinfilmsolarcell.

Keywords: amorphoussilicon; solarcell; thinfilm 20世纪60年代,辉光放电法(glowdischarge)

薄膜制备技术取得一系列重大进展,使人们认识到可以将同样具有光伏效应的非结晶状态的硅以薄膜形式镀制在廉价的玻璃基板上。在美国RCA实验室Carlson和Wronski的共同努力下,第1块a-Si H(非晶硅)薄膜太阳能电池于1976年问世,从此拉开了薄膜光伏技术研究与发展的序幕,目前非晶硅薄膜太阳能电池正在进入显著的技术进步和规模化应用阶段。

对。由于内建电场的存在,产池两侧引出电极并接上负载,负载中就有 光生电流 通过,得到可利用的电能,这就是太阳能电池发电的基本原理[1,2]。若把几十个、数百个太阳能电池单体串联、并联起来,组成太阳能电池组件;在太阳光的照射下,便可获得相当可观的电能。

2 a-Si H薄膜太阳能电池的结构

目前,非晶硅太阳能电池的结构类型有很多,基本的结构形式有肖特基势垒型(包括MIS)、异质结构型和pin型等。其中最重要的是pin型,其典型的结构如图1所示,它是在玻璃(Glass)衬底上沉积透明导电膜(TCO),然后依次用等离子体增强化学气相法(PECVD)沉积p型、i型、n型3层a-Si,接着再蒸镀金属电极铝/钛(Al/Ti)。它具有以下优点:1)pin结构是利用p层和和i层形成的体结,因而能避免金属和非晶硅之间的界面状态对电池特性的影响,这样制备电池的重复性好,性能稳定;2)电池的各层全部由非晶硅构成,材料便宜,工艺简便且可连续生产;3)设计的灵活性大。正因为pin结构有这

1 a-Si H薄膜太阳能电池的原理

a-Si H薄膜太阳能电池的工作原理是基于P N结的光生伏打效应:当N型半导体与P型半导体通过适当的方法组合到一起时,在二者的交界处就形成了P N结;由于多数载流子的扩散,形成了空间电荷区,并形成一个不断增强的从N型半导体指向P型半导体的内建电场,导致多数载流子反向漂移;达到平衡后,扩散产生的电流和漂移产生的电流相等。如果光照在P N结上,而且光能大于P N结的禁带宽度,则在P N结附近将产生电子-空穴