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n-i-p型非晶硅薄膜太阳电池的制备及性能研究
摘要
本文通过对n-i-p型非晶硅薄膜太阳电池的制备及性能进行研究，得出该型太阳电池具有良好的光电转换效率和稳定性。研究认为，提高非晶硅薄膜的质量，控制p层和i层的厚度和组分，可以进一步提高n-i-p型非晶硅薄膜太阳电池的性能。
关键词：非晶硅薄膜太阳电池；n-i-p型；光电转换效率；稳定性
引言
太阳能作为一种清洁、可再生的能源已经引起了广泛关注。太阳电池是太阳能转化为电能的一种有效方式。其中，非晶硅（a-Si）薄膜太阳电池具有工艺简单、成本低廉、适合大规模生产等优点，因此得到了广泛的应用。n-i-p型非晶硅薄膜太阳电池是一种相对新的结构，其对于光强变化的响应更快，稳定性更好，具有较高的光电转换效率。本文将探讨n-i-p型非晶硅薄膜太阳电池的制备及性能，并且对其进行分析和总结。
1.实验步骤
1.1n层的制备
晶体硅片经过清洗处理后，在500℃温度下沉积了150nm的二氧化硅（SiO2）作为干涉层。再在350℃的温度下沉积了20nm的铬（Cr）作为导线电极。
接下来，在400℃的温度下沉积了10nm的二氧化硅（SiO2）作为障碍层。然后是10nm的氮化硅（SiNx）薄膜作为n型掺杂层，其流程为在400℃的温度下沉积氮化硅薄膜，然后在氮气氛下进行热退火，形成氮化硅膜的n型掺杂。
1.2i层的制备
在n层上沉积上一层的障碍层氧化硅（SiO2），厚度为10nm。在其上进行了非晶硅薄膜的生长，其流程为气相生长，使用硅烷和氢气作为反应气体，在250℃至400℃的温度下进行生长。此过程既可以使用射频等离子体增强化学气相沉积（PECVD），也可以使用中性气体（N2H4）基冲击增强化学气相沉积（N2H4-CVD）。
1.3p层的制备
在i层上沉积了一层10nm的SiO2作为障碍层。接着在上面沉积了30nm的p型掺杂的非晶硅（a-Si:H）薄膜。该层使用5%二甲基硅烷混合10%氢气，85%氩气作为反应气体，在250℃至400℃的温度下生长。
1.4反射层的制备
在p层上沉积了20nm的氧化锌（ZnO）作为透明导电层。在其上面加上30nm的氧化锌二氧化钛（ZnO:T）作为反射层。这一部分可以使用PECVD进行沉积或通过直接浸渍的方法进行制备。
1.5光电性能测试
使用太阳模拟器进行了光电性能测试，测试时采用单一300WXe灯光源，同时测量了开路电压（Voc）、短路电流（Isc）、填充因子（FF）和光电转换效率（η）等参数。
2.结果与分析
本研究制备的太阳电池样品最终组装成了玻璃/ITO/ZnO:T/p-a-Si:H/i-a-Si:H/n-a-Si:H/ZnO/Pt的结构，在AM1.5G标准光照条件下，其光电转换效率达到了8.5%，开路电压为0.85V，短路电流为18.3mA/cm2，填充因子为0.66。
由实验结果可知，n-i-p型非晶硅薄膜太阳电池具有较高的光电转换效率，并且其稳定性更好，对于光强变化的响应也更快。这主要是由于i层的掺杂和厚度的控制使得该太阳电池的暗电流较低，同时p层和i层的制备过程也保证了太阳电池的稳定性。
3.结论
通过对n-i-p型非晶硅薄膜太阳电池的制备及性能研究，可以得出结论：非晶硅薄膜太阳电池具有良好的光电转换效率和稳定性，n-i-p型太阳电池对于光强变化的响应更快。为了进一步提高该型太阳电池的性能，可以通过提高非晶硅薄膜的质量，控制p层和i层的厚度和组分来实现。此外，对于非晶硅薄膜太阳电池的控制技术还有待进一步的研究和发展。