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微晶硅电池具有较高的转化效率、低的光致衰退效应、且生产方法与非晶硅电池兼容等优点成为目前研究的热点。然而国内微晶硅电池的研究尚处于起步阶段,与国际技术水平仍有很大差距。影响电池效率的因素有以下两个:1)硅基薄膜材料的性能;2)电池前电极和背电极的性能。其中第(1)条硅基薄膜材料的性能是提高太阳电池性能的基础和关键。因此,本文重点研究了不同工艺参数对微晶硅电池PIN三层薄膜性能的影响规律,并根据不同膜层的性能要求,对工艺条件进行了优化,最终获得了性能优良的硅基薄膜。最后,在优化的工艺条件下,实现PIN三层薄膜的连续沉积,测试电池的性能指标,并以此来评价本文所获得的优化工艺条件。 本文主要完成了以下几个方面的研究工作: 1)研究了不同氢气稀释率和射频功率对P型α-SiC:H电导率和光学带隙的影响,确定了制备P型α-SiC:H的优化工艺参数,在这个工艺条件下制备了宽带隙(2.6eV),高电导率(8.7*10-7S/cm)的P型α-SiC:H薄膜。 2)I层薄膜是微晶硅电池的核心,本文重点研究了不同硅烷浓度和衬底温度对I层薄膜性能的影响,确立了工艺参数—薄膜结构—薄膜性能之间的对应关系,最终得出这样的结论:具有中等晶化率的微晶硅薄膜材料适合作为电池的本征层。 3)N层材料要有较高的电导率,以与金属电极形成良好的欧姆接触。本文通过改变Ph3掺杂浓度和射频功率,重点关注N型α-Si:H的电导率随工艺参数的变化规律,最终在优化的工艺参数下制备的N型α-Si:H薄膜暗电导率为2.37*10-3 S/cm。 4)综合前面三章的内容,在优化的工艺参数条件下实现电池的连续沉积,电池整体结构为AZO/P型α-SiC/I型μc-Si/N型α-Si/AZO/Al,转化效率η为1.8%。这主要是因为背电极性能不够理想,影响了电池的整体性能,因此以后需要重点研究电池的背电极,以提高微晶硅太阳电池的整体性能。