大面积单结集成型a－Si:H太阳电池的结构设计与制备分析

3．1TCO的制备

TCO为绒面SnO2:F薄膜，它可由化学气相沉积（CVD）工艺来制备，制备选用平直度好、透射率高、新鲜、无污染、无水腐蚀的浮法玻璃做衬底，将其切割成上述计算的面积大小，洗涤烘干后送入CVD炉开始沉积，发生的化学反应如下：

SnCl4＋O2=SnO2＋2Cl2

SnCl4＋2H2O=SnO2＋4HCl

沉积完后将其放在钇钕石榴石激光器的平台上进行激光刻划，刻划的多少由所要求的串联电池数决定。

3.2P层的制备

P层成份为a－Si:H:B:C,制备工艺为等离子增强型化学气相沉积（PECVD），它是一种高频（13.56MHz）辉光放电物理过程和化学反应相结合的技术，此法的优点是沉积速率快，成膜质量好，针孔少，不易龟裂，沉积的气源为SiH4，CH4，B2H6和He的混合气体。B2H6用来实现材料搀杂，He用作稀释气体，CH4的搀入是为了改善P层的光学性质。通过改变沉积过程中的气体分压比，就可以获得含C量不同的P层（a－Si:H:B:C）薄膜，而不同的含C量，就有不同的光电性质。

3．3I层的制备

I层成份为a－Si:H，制备工艺仍为PECVD，沉积的气源为SiH4和H2。本征层是光生电流的产生区，因而其成膜质量直接影响到a－Si:H太阳电池的性能，其性能主要由制备时的放电功率、基体温度、反应压力和气体流量来决定。成膜过程中，在保持一定的成膜速率下，尽量采用低的放电功率以提高薄膜的光电子学性能。

3．4N层的制备

N层为a－Si:H:P，沉积的气源为SiH4、PH3、H2和He的混合气体，其中PH3用来实现材料搀杂。a－Si:H:P薄膜的结构和光电性能同基体温度、气源配比、反应压力、放电功率和气体流量等因素紧密相关。

　　在制备上述各层薄膜的过程中，反应压力、放电时间、气体流量和反应室温度均由计算机自动监测和控制，所需的控制参数由软件来实现。

　　各层薄膜制备完毕后，将组件放到机械梳刻台上械梳，刻线线宽应小于0.2mm，硅刻线应紧贴在激光刻线的近旁，两者的公差为0.2～0.7mm,刻透率应大于80％,目的是形成各单电池的非晶硅层,并使Al与TCO良好接触。

3．5蒸铝

采用真空蒸发的方法制做Al电极，在集成型a－Si:H太阳电池中，铝不但用作各子电池的负极，而且它将各单电池在结构上串联起来。除此之外，铝薄膜还可反射没有被非晶硅合金层吸收的长波限光子，增加太阳电池对光的利用率。

　　按上述要求设计制备出的集成型a－Si:H太阳电池组件，在美国CHRONAR公司的太阳电池测试台上测出的电池输出特性如图5所示。测试条件为：标准光强，AM1.5，100mW/cm2,25℃。从结果来看，达到了设计要求。

图5实验集成型a－Si:H太阳电池的输出特性

4结论

集成型a－Si:H太阳电池结构简单，制备工艺成本较低，容易设计成不同的形式以满足不同的用户需求。它的出现，极大的促进了整个太阳电池行业的发展。