大面積單結集成型a－Si:H太陽電池的結構設計與制備分析

3．1TCO的制備

TCO為絨面SnO2:F薄膜，它可由化學氣相沉積（CVD）工藝來制備，制備選用平直度好、透射率高、新鮮、無污染、無水腐蝕的浮法玻璃做襯底，將其切割成上述計算的面積大小，洗滌烘干后送入CVD爐開始沉積，發生的化學反應如下：

SnCl4＋O2=SnO2＋2Cl2

SnCl4＋2H2O=SnO2＋4HCl

沉積完后將其放在釔釹石榴石激光器的平臺上進行激光刻劃，刻劃的多少由所要求的串聯電池數決定。

3.2P層的制備

P層成份為a－Si:H:B:C,制備工藝為等離子增強型化學氣相沉積（PECVD），它是一種高頻（13.56MHz）輝光放電物理過程和化學反應相結合的技術，此法的優點是沉積速率快，成膜質量好，針孔少，不易龜裂，沉積的氣源為SiH4，CH4，B2H6和He的混合氣體。B2H6用來實現材料攙雜，He用作稀釋氣體，CH4的攙入是為了改善P層的光學性質。通過改變沉積過程中的氣體分壓比，就可以獲得含C量不同的P層（a－Si:H:B:C）薄膜，而不同的含C量，就有不同的光電性質。

3．3I層的制備

I層成份為a－Si:H，制備工藝仍為PECVD，沉積的氣源為SiH4和H2。本征層是光生電流的產生區，因而其成膜質量直接影響到a－Si:H太陽電池的性能，其性能主要由制備時的放電功率、基體溫度、反應壓力和氣體流量來決定。成膜過程中，在保持一定的成膜速率下，盡量采用低的放電功率以提高薄膜的光電子學性能。

3．4N層的制備

N層為a－Si:H:P，沉積的氣源為SiH4、PH3、H2和He的混合氣體，其中PH3用來實現材料攙雜。a－Si:H:P薄膜的結構和光電性能同基體溫度、氣源配比、反應壓力、放電功率和氣體流量等因素緊密相關。

　　在制備上述各層薄膜的過程中，反應壓力、放電時間、氣體流量和反應室溫度均由計算機自動監測和控制，所需的控制參數由軟件來實現。

　　各層薄膜制備完畢后，將組件放到機械梳刻臺上械梳，刻線線寬應小于0.2mm，硅刻線應緊貼在激光刻線的近旁，兩者的公差為0.2～0.7mm,刻透率應大于80％,目的是形成各單電池的非晶硅層,并使Al與TCO良好接觸。

3．5蒸鋁

采用真空蒸發的方法制做Al電極，在集成型a－Si:H太陽電池中，鋁不但用作各子電池的負極，而且它將各單電池在結構上串聯起來。除此之外，鋁薄膜還可反射沒有被非晶硅合金層吸收的長波限光子，增加太陽電池對光的利用率。

　　按上述要求設計制備出的集成型a－Si:H太陽電池組件，在美國CHRONAR公司的太陽電池測試臺上測出的電池輸出特性如圖5所示。測試條件為：標準光強，AM1.5，100mW/cm2,25℃。從結果來看，達到了設計要求。

圖5實驗集成型a－Si:H太陽電池的輸出特性

4結論

集成型a－Si:H太陽電池結構簡單，制備工藝成本較低，容易設計成不同的形式以滿足不同的用戶需求。它的出現，極大的促進了整個太陽電池行業的發展。