非晶硅/晶体硅异质结太阳电池高效减反射ITO纳米线电极研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:61504150
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:20.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:F0403.半导体光电子器件与集成
- 结题年份:2018
- 批准年份:2015
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2016-01-01 至2018-12-31
- 项目参与者:赵雷; 刁宏伟; 贾晓洁; 贾恩东;
- 关键词:
项目摘要
The dense indium tin oxide (ITO) nanowire which has efficient antireflection, low absorption, high electrical conductivity will be fabricated on textured silicon substrate at low temperature by oblique angle magnetron sputtering. It has been employed as transparent conductive electrode of amorphous/crystalline silicon heterojunction solar cells. In addition, it plays the role of the efficient antireflection. The short circuit current of amorphous/crystalline silicon heterojunction solar cells with ITO nanowire electrode increases compared to conventional cells. Compared to light trapping of silicon nanostructure, the high open-circuit voltage will be kept because of absence of defect state on silicon surface. ITO are fabricated at selected different deposition parameters on the textured silicon substrate according to the theoretical simulation analysis results. Microstructures, optoelectronic of them and interface properties with doped silicon thin film layer will be studied with several techniques. In situ optical emission spectroscopy technology is used to study the materials deposition process. The relationship of macroscopic parameters-plasma-ITO morphology and performance will be determined. By the investigation of this project, it is expected to reveal the growth mechanism of ITO nanowire fabricated at low temperature by oblique angle magnetron sputtering. The method and mechanism to decrease self absorption of ITO nanowire will be obtained. The efficient antireflection mechanism of ITO nanowire can be illuminated clearly.The expected achievements can provide theoretical guidance for the practical fabrication process of the preparation of low cost and high efficiency silicon solar cells.
本项目拟采用倾斜角磁控溅射,在制绒硅衬底上低温无金属催化剂制备密集的、高减反射、低吸收、高电导性的氧化铟锡(ITO)纳米线材料,将其用作非晶硅/晶体硅异质结太阳电池的透明导电电极,起到高效减反射作用,提升电池短路电流密度的同时,相比于硅纳米结构陷光,还可以避免硅衬底表面缺陷态的增加,保持电池的高开路电压特性。重点结合理论模拟结果,通过调节沉积参数,在织绒的晶体硅衬底表面制备不同性能的ITO纳米线材料,采用各种表征手段对其光学、电学及与硅薄膜掺杂层界面接触等特性进行研究,结合光发射谱对溅射过程中的等离子体状态进行诊断,确定宏观参数-等离子体状态-ITO纳米材料形貌和性能之间的关系。通过本项目的研究,揭示低温倾斜角磁控溅射制备ITO纳米材料的生长机制,获得降低其自吸收的方法与机理,探明其高效减反射的作用机理,从而对具体的低成本、高效太阳电池制备工艺提供理论指导。
结项摘要
非晶硅/晶体硅异质结太阳电池(HIT)透明导电膜(TCO)自身光吸收对电池输出电流没有贡献,却造成电池的短波和长波损失。本项目采用倾斜角磁控溅射,在制绒硅衬底上低温无金属催化剂成功制备密集的、高减反射、低吸收、高电导性的氧化铟锡(ITO)纳米薄膜。重点结合理论模拟结果,通过调节倾斜角等沉积参数,制备不同性能的ITO纳米材料,采用各种表征手段对其光学、电学及与硅薄膜掺杂层界面接触等特性进行研究,借助光发射谱原位诊断技术,从微观上揭示低温倾斜角磁控溅射制备ITO纳米材料的生长机制。倾斜角较大程度影响了ITO纳米薄膜的形貌,随着倾斜角从22度增大到87度,薄膜结构由纳米线过渡到纳米柱,其晶粒尺寸、粗糙度和折射率逐渐增大,但对透过率影响程度较小。采用AFORS-HET软件模拟得到:对于TCO/a-Si:H(p)/c-Si(n)结构,发射极掺杂浓度约为1×1020cm-3,TCO功函数不小于5.2eV,电池的性能较好。最终将其沉积在织绒的硅衬底表面,相比常规ITO透明电极,反射率降低1.8%,用作HIT电池的透明导电电极,采用线传输法测试银栅线和ITO纳米电极之间的接触电阻在1.0-1.5Ω之间,电池短路电流密度提高1.39mA/cm2,效率改善1.22%。对晶硅太阳电池而言,效率每提升1%,成本可下降7%,若将纳米电极成功应用于太阳电池,对于降低成本的效果相当显著。通过本项目的研究,揭示了低温倾斜角磁控溅射制备ITO纳米材料的生长机制,探明了其高效减反射的作用机理,从而对低成本、高效太阳电池制备的具体工艺提供理论指导。
项目成果
期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(2)
Effect of sub-micrometer sized silver particle on the performance of the front Ag paste for c-Si solar cells
亚微米级银颗粒对晶硅太阳能电池正面银浆性能的影响
- DOI:10.1016/j.jallcom.2018.01.321
- 发表时间:2018-04-25
- 期刊:JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS
- 影响因子:6.2
- 作者:Mo, Libin;Zhang, Yuyang;Wang, Wenjing
- 通讯作者:Wang, Wenjing
Fabrication of amorphous silicon-germanium thin film solar cell toward broadening long wavelength response
制造非晶硅-锗薄膜太阳能电池以拓宽长波长响应
- DOI:10.1016/j.jallcom.2015.10.235
- 发表时间:2016
- 期刊:Journal of Alloys and Compounds
- 影响因子:6.2
- 作者:Wang G. H.;Zhao L.;Diao H. W.;Wang W. J.;Shi C. Y.;Wang GH
- 通讯作者:Wang GH
Energy band profile optimization of the emitter for high efficiency c-si heterojunction solar cell
高效晶硅异质结太阳能电池发射极能带分布优化
- DOI:--
- 发表时间:2018
- 期刊:IEEE
- 影响因子:--
- 作者:Zhao Lei;Wang Guanghong;Diao Hongwei;Wang Wenjing
- 通讯作者:Wang Wenjing
Theoretical investigation on the passivation layer with linearly graded bandgap for the amorphous/crystalline silicon heterojunction solar cell
非晶/晶硅异质结太阳能电池线性渐变带隙钝化层的理论研究
- DOI:10.1002/pssr.201600246
- 发表时间:2016-10
- 期刊:Physica Status Solidi Rapid Research Letters
- 影响因子:--
- 作者:Lei Zhao;Guanghong Wang;Hongwei Diao;Wenjing Wang
- 通讯作者:Wenjing Wang
Physical criteria for the interface passivation layer in hydrogenated amorphous/crystalline silicon heterojunction solar cell
氢化非晶/晶硅异质结太阳能电池界面钝化层的物理标准
- DOI:10.1088/1361-6463/aa9ecd
- 发表时间:2018-01
- 期刊:Journal of Physics D: Applied Physics
- 影响因子:--
- 作者:Zhao Lei;Wang Guanghong;Diao Hongwei;Wang Wenjing
- 通讯作者:Wang Wenjing
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