長期以來，影響非晶硅太陽電池推廣應(yīng)用的主要障礙一是效率偏低， 二是性能衰減問題。前者隨著技術(shù)的發(fā)展，通過采用新型的材料、結(jié)構(gòu)、工藝等手段，逐漸有所改善;后者則還需要從形成機理、影響因素等多方面加以深入研究。

　　a-Si:H的電導(dǎo)率和光電特性因光照會發(fā)生衰減，該現(xiàn)象由Stabler和Wronski發(fā)現(xiàn)，因而稱為S-W效應(yīng)。S-W效應(yīng)是非晶硅材料結(jié)構(gòu)的一一種光致亞穩(wěn)變化效應(yīng)，光使非晶硅產(chǎn)生中性懸掛鍵等亞穩(wěn)缺陷，因此,a-Si膜制備的太陽電池，經(jīng)過照射后會產(chǎn)生變化，是由短路電流密度Jsc及FF的降低造成的。特性變化與光照時的負(fù)載狀態(tài)密切相關(guān)，如果在反向偏壓狀態(tài)，就沒有發(fā)現(xiàn)特性變化。經(jīng)長期更加深人和廣泛的研究表明,非晶硅太陽電池在光照之后,其性能的衰減快慢及程度不僅與沉積條件有關(guān),而且與電池的結(jié)構(gòu)及其他因素有關(guān)。

　　光照所引起的其他太陽電池參數(shù)的變化，包括暗狀態(tài)反向電流密度和二極管因子的增加，以及由電容-電壓(C-U)法測定的結(jié)果都顯示出禁帶內(nèi)狀態(tài)密度的增加。

　　人們以提高a-Si太陽電池的轉(zhuǎn)換效率及可靠性為目標(biāo)，廣泛進行了改進a-Si:H膜的研究。其中一項就是研究向a-Si:H中添加雜質(zhì)元素。向非晶硅P-I-N型太陽電池的I層摻雜2 x 10 -6硼后,其轉(zhuǎn)換效率可比常規(guī)的非摻雜I層的太陽電池增加10%左右。連續(xù)光照后，其 特性與1層膜厚及其他制備條件無關(guān)，且沒有發(fā)現(xiàn)變化。另外，使用a-Si:F:H膜太陽電池的報告指出，利用SiF.氣體和SiH,制備的太陽電池耐連續(xù)光照射，性能穩(wěn)定。這可以從摻硼a-Si:H膜及a-Si:F:H膜的S-W效應(yīng)來進行說明。

　　為了揭示S-W效應(yīng)的起因，科學(xué)家們在理論上提出了有關(guān)S-w效應(yīng)機制的各種微觀模型,如Si-Si弱鍵模型、電荷轉(zhuǎn)移模型、再雜化雙位模型、Si-H弱鍵模型及橋鍵模型等。盡管目前國際學(xué)術(shù)界對S-W效應(yīng)起因的解釋還不一致， 但在大多數(shù)模型中都提到H在光致變化中可能起重要作用。為了減少材料中H的含量,在制備方法方面采用了電子回旋共振化學(xué)氣相沉積( ECR-CVD)、氫根化學(xué)氣相沉積( HR-CVD)、熱絲(HW)法沉積和二極管系統(tǒng)等;在制備工藝方面采用了用H等離子體化學(xué)退火法、H2稀釋法、He稀釋法及摻人氟等隋性氣體法等，均取得了一定效果。比如,用常規(guī)PECVD技術(shù)制備的a-Si:膜中含H約10%，而用化學(xué)退火法制備的a-Si:H膜,H含量小于9% ;用熱絲法制備則只有1% ～2%。

　　各種實驗結(jié)果對非品硅太陽電池的光致能減機理給予了不同的解釋，但現(xiàn)象基本上是一致的，即光照后大都發(fā)現(xiàn)了與FF下降較多，而U.變化極小。此外，光照的初幾個小時中，電池性能在減較快，而后趨于穩(wěn)定，而且衰減快慢與光強有關(guān)。例如測試N-P及PI.N結(jié)構(gòu)的非品硅太陽電池在不同負(fù)載(開路短路、佳負(fù)載)下持續(xù)光照后特性的變化，發(fā)現(xiàn)開路時轉(zhuǎn)換效率裒減快短路時穩(wěn)定， 下降主要是由于 J.的衰減所致。 從實驗結(jié)果看光致襄減與電池的1層厚度有關(guān)，無論TOV/N1-PVS還是TO/P-V-SS都是如此，其影響程度隨1層的減薄而減小，對TO/N-P/SS太陽電池尤其如此。然而在1層摻人少量硼之后，太陽電池的光致衰減會大大地減輕。這表明非晶硅太陽電池的光致褻減可通過選擇合適的結(jié)構(gòu)及形成結(jié)時的摻雜技術(shù)來改善。

　　光照后電池性能的衰減是由于光生載流子μ乘積值下降所引起的(μ為光生載流子遷移率，ζ為光生載流子壽命) ,或是由于光致帶隙態(tài)使I層的內(nèi)建電場衰減所致，這解釋了1層厚度與電池衰減的關(guān)系。當(dāng)電池的I層變薄時，光生載流子的收集與μζ乘積值及內(nèi)建電場強弱的關(guān)系不太大，從而衰減較小。I層減薄之后電池的光致衰減會減小，實際上已經(jīng)測得了擴散長度與光照時間的關(guān)系。

　　通過測試非晶硅太陽電池被光照后的暗特性J-U及光照后的光譜響應(yīng)，發(fā)現(xiàn)低電壓時J增加很多，而高電壓時J幾乎不變。同時，二極管結(jié)的品質(zhì)因子明顯增大，而且短波響應(yīng)變差。這些現(xiàn)象似乎說明了電池中的復(fù)合電流控制了J和FF,電池性能的衰減應(yīng)與結(jié)特性有密切的關(guān)系。從內(nèi)在物理過程看，此效應(yīng)可能是由于光生載流子的相互作用使得表面的弱Si-H鍵斷裂，從而增加了表面的懸掛鍵密度所致。摻硼之所以可使衰減減輕，有可能是形成了B-H鍵，從而減少了弱Si-H鍵的密度;還有可能是摻硼之后,1層中縣有了負(fù)電荷，這就抑制了電子陷阱的效應(yīng)。

　　基于以上各種測試非晶硅太陽電池光致衰減的現(xiàn)象，取適當(dāng)?shù)哪Ｐ陀糜嬎銠C模擬分析及大量的實驗也得出類似的結(jié)果，其主要結(jié)論有以下幾點:

　?、俟庹T導(dǎo)在非晶硅中所產(chǎn)生的缺陷與沉積非晶硅時所產(chǎn)生的缺陷不同，差別在于前者具有更大的俘獲截面。

　?、谠诠庾V響應(yīng)上， 光由P↑層人射的非晶硅太陽電池( ITO/P-I-N/SS)光誘導(dǎo)效應(yīng)的結(jié)果使長波響應(yīng)下降，而光由N+層入射的非晶硅太陽電池( ITO/N-I-P/SS)光誘導(dǎo)效應(yīng)的結(jié)果使短波響應(yīng)下降。

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