MOCVD法制备BZO-TCO的工艺与性能及其在太阳电池中的应用研究

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透明导电氧化物(TCO)薄膜是硅基太阳电池的重要组成部分,硼掺杂的ZnO(ZnO:B,BZO)透明导电氧化物薄膜凭借良好的电学性能和较好的“陷光”能力,成为目前研究的热点。因此,制备出高质量的BZO薄膜对提高太阳电池的性能具有重要意义。  本文采用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)技术沉积性能良好的BZO薄膜,并将其应用于异质结(SHJ)太阳电池和p-i-n型单结非晶硅(a-Si:H)薄膜太阳电池。获得的主要研究结果如下:  (1)利用MOCVD技术在玻璃衬底上沉积了BZO薄膜,研究了掺杂流量和沉积时间对BZO薄膜结构、形貌和光电性能的影响,找到了制备光电性能良好且表面形貌为“金字塔”状的BZO薄膜的优化工艺。  (2)在TMAH湿法制绒的硅衬底上沉积了BZO薄膜,构成SHJ电池的新型衬底。结果表明,BZO薄膜的加入降低了衬底的光学反射率,提高了衬底对近红外波段入射光的光吸收能力。将优化工艺条件下制备的光电性能良好的新型衬底作为SHJ电池的背电极,发现SHJ电池对近红外波段入射光的光响应能力提高,电池的外部量子效率(EQE)提高了11%。  (3)将BZO薄膜与SiO2增透膜结合,构成SiO2增透膜/玻璃/BZO新型结构并作为前电极应用于p-i-n型单结a-Si:H电池。结果表明,SiO2增透膜呈现非晶结构,表面主要由团聚状的颗粒构成,光学折射率系数为1.28,最高的光学透过率为95.5%;SiO2增透膜通过干涉消光作用降低了增透膜/空气界面之间的光反射损失,提高了新型结构的光学透过率和“陷光”能力。相比于传统结构的前电极,电池的EQE提高了4%,转换效率(η)提高了4%,达到10.24%。
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