【摘 要】
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为提高p-i-n型硅基薄膜太阳能电池效率，本论文着力进行RF-PECVD低温沉积a-SiGe:H薄膜材料及电池方面的研究。主要进行了以下两方面的研究：研究不同工艺参数对于非晶硅锗薄膜材
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为提高p-i-n型硅基薄膜太阳能电池效率，本论文着力进行RF-PECVD低温沉积a-SiGe:H薄膜材料及电池方面的研究。主要进行了以下两方面的研究：研究不同工艺参数对于非晶硅锗薄膜材料性能的影响，通过工艺参数的优化在低温下制备器件质量级的非晶硅锗薄膜材料；将高质量的非晶硅锗材料应用到电池中，制备转换效率为8.12％的a-SiGe:H单结太阳能电池和转换效率为8.54%的a-Si:H/a-SiGe:H双结叠层太阳能电池。
（一）随着辉光功率的增加，薄膜中掺入的锗含量逐渐减少，材料的生长速率提高但致密性变差导致电学性能衰退。通过降低沉积压强，降低沉积速率的方法，在一定程度上提高材料的致密度，提高其电学性能。在较低辉光功率和沉积压强下，研究锗烷浓度对a-SiGe:H薄膜生长的影响。随着反应气体中锗烷浓度的增加，薄膜中的锗含量逐渐增加、并促进薄膜生长；材料中与锗键合的H逐渐增加，但薄膜中仍存在大量的悬挂键；微观结构因子升高，薄膜的致密性变差；材料结构特性的变化导致其电学性能衰退；随着锗含量的增加光学带隙降低，但是降低的不明显，在锗含量为46%时，带隙仅为1.62eV。
反应气体总流量增加薄膜中掺入的锗略微增加；氢含量明显降低；材料的光学带隙明显降低，在总流量为175sccm制备光学带隙为1.56eV的a-SiGe:H薄膜材料：虽然带隙降低但材料的电学性能急剧衰退，光敏性低于104量级。通过氢稀释的调节提高材料的电学性能。通过该部分工艺参数的调节，在低温(180℃)下，采用低辉光功率低压强高反应气体流量高氢稀释的条件，制备光学带隙为1.56eV，光敏性达到2×104的非晶硅锗薄膜材料。
（二）单结非晶硅锗电池中分别采用不同的P层，以p-a-SiC:H作为电池窗口层电池性能最高。但采用该P层电池的串联电阻过高导致FF较低，同时J-V曲线出现“S型”曲线，通过120℃下真空退火消除电池的“S型”。通过调整p/i界面buffer层厚度提高电池的FF。改变本征层内锗含量，当锗含量小于46%时随着锗含量的增加电池的短路电流密度逐渐增加，开路电压和填充因子有小幅度的降低。在Ge%=46%时获得Jsc=18.4mA/cm2、Voc=0.809V、FF=0.539，转换效率为8.12%的非晶硅锗单结太阳能电池。
在a-Si:H/a-SiGe:H双结叠层电池中通过顶、底电池本征吸收层厚度的调节实现顶、底电池的电流匹配，获得Jsc=7.52mA/cm2、Voc=1.55V、FF=0.68，转换效率为7.92%的a-Si:H/a-SiGe:H叠层太阳能电池。叠层电池n/p隧穿结处p-μc-Si:H替换为p-a-SiC:H，在保证顶、底电池不漏电的前提下将电池的开路电压由1.55V提高到1.64V，该电池Jsc=7.43mA/cm2、FF=0.70，转换效率达到8.54%。
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