普樂成功研發(fā)非晶硅鍺薄膜

　　眾所周知，以等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)法生長的非晶硅和微晶硅材料，一直是薄膜太陽能電池制備中很有前景的材料。

　　其中非晶硅電池具有極高的光吸收系數(shù)，且容易大規(guī)模生產(chǎn)，是目前較為普遍的硅基薄膜電池。可是非晶硅的兩大缺陷:光致衰減效應(yīng)(S-W 效應(yīng)：非晶硅薄膜經(jīng)較長時間的強(qiáng)光照射或電流通過,在其內(nèi)部將產(chǎn)生缺陷而使薄膜的使用性能下降,稱為S-W 效應(yīng)，但經(jīng)過夏天高溫退火可使光致衰減得以部分恢復(fù))和對長波段光的吸收不夠,在一定程度上也影響了轉(zhuǎn)換效率。為了減少光致衰減的影響，通常會將非晶硅材料做成非晶硅/非晶硅雙結(jié)結(jié)構(gòu)。其中第一結(jié)非晶硅用于吸收短波段的光波，第二結(jié)用于吸收長波波段。

　　使用微晶硅材料來代替第二結(jié)的非晶硅會更好的解決光致衰減效應(yīng)，同時又增加對長波段光的吸收來提高器件的轉(zhuǎn)換效率，但昂貴的設(shè)備價格卻使得微晶硅的大規(guī)模生產(chǎn)受到了限制。

　　另一種提高硅基薄膜電池效率的方法是在沉積非晶硅本征層(即沒有摻雜的區(qū)域)時參入適量的鍺元素，制作成非晶硅/非晶硅鍺/非晶硅鍺三結(jié)器件。非晶硅鍺不僅具有非晶硅的高吸收系數(shù)，同時又具有微晶硅對長波段吸收的作用，因此非晶硅鍺是非常理想的薄膜太陽能電池材料。

　　在非晶硅中摻入適當(dāng)?shù)逆N元素能夠改善對長波段光的吸收。通過改變鍺的含量，可以使得非晶硅鍺的三個子電池對光的吸收效率達(dá)到最優(yōu)，因?yàn)檫@種三結(jié)的堆棧結(jié)構(gòu)每個子電池都會吸收相對應(yīng)波段的光波，能夠?qū)⒚總€波段的光吸收的更加充分。由于其具有良好的吸收系數(shù)使得每個吸收層的可以制作得很薄，這樣載流子(電流載體)的傳輸距離更短更有利于收集，從而能夠得到較高的填充因子，同時也減輕了光致衰減效應(yīng)。

　　當(dāng)然任何一種還沒有被工業(yè)化所普遍使用的材料都有著需要挑戰(zhàn)和克服的難題，對于非晶硅鍺來說，難題是如何制作大面積均勻的非晶硅鍺膜層。作為鍺的原料氣體鍺烷在等離子場中比硅烷更容易分解，這樣在大面積制作薄膜時因?yàn)殒N的含量分布不均勻嚴(yán)重的影響了器件的轉(zhuǎn)換效率，尤其是在第三結(jié)子電池上為了更好的吸收紅外光波必須增加鍺的含量勢必加重鍺的分布不均勻的情況，這種空間上的分布不均勻在單室多片的平行模式PECVD系統(tǒng)中尤其明顯。由于鍺烷更容易被分解，這樣在這種平行模式下做出器件上部和下部的鍺含量差異非常大，導(dǎo)致器件的轉(zhuǎn)換效率下降到無法接受的地步。針對于鍺烷高昂的價格，單室多片的平行模式PECVD設(shè)備又是非常理想經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)業(yè)化設(shè)備，在這種設(shè)備上沉積出優(yōu)質(zhì)的非晶硅鍺薄膜是非常具有發(fā)展前景的。近年來，普樂一直在做這方面的研發(fā)和生產(chǎn)，目前已經(jīng)能在單室多片的平行模式PECVD系統(tǒng)中沉積出了均勻性很好的非晶硅鍺薄膜了。