由于非晶硅半导体材料(a-Si)最基本的特征是组成原子的排列
为长程无序、短程有序,原子之间的键合类似晶体硅,形成的是一种
共价无规网络结构,它含有一定量的结构缺陷、悬挂键、断键等,因
此载流子迁移率低、扩散长度小、寿命短,所以这种材料是不适合
直接做成半导体器件的。为了降低非晶硅中缺陷态密度,使之成为
有用的光电器件,人们发现通过对其氢化处理后非晶硅材料中大部
分的悬挂键被氢补偿,形成硅氢键,降低了态隙密度。1976 年研究
人员成功实现了对非晶硅材料的 p 型和 n 型掺杂,实现了 a-Si-pn
结

的

制

作

。

　　但这种氢化非晶硅 pn 结不稳定,而且光照时光电导不明显,几
乎没有有效的电荷收集。因此为了把非晶硅材料做成有效的太阳
能电池,常采取的结构模式为 pin 结构,p 层和 i 层起着建立内建电
场的作用,i 层起着载流子产生与收集的作用。此外,非晶硅材料的
光学带隙为 1.7eV,材料本身对太阳辐射光谱的长波区域不敏感,这
样一来就限制了非晶硅太阳能电池的转换效率,解决这个问题的方
法就是制备叠层太阳能电池,一方面增加太阳光利用率,另一方面提
高非晶硅太阳能电池效率。但是,非晶硅薄膜太阳能电池光电效率
会随着光照时间延续而衰减,即所谓的光致衰退(S-W 效应)效应,主
要是因为 Si-H 键很弱,在光照下 H 很容易失去,形成大量 Si 悬挂键,
并且非晶硅薄膜电池转换效率低,一般在 10%左右。所以为了提高
电池转换效率和稳定性,必须尽量减小光致衰退影响和优化电池的
结构和工艺。
2

、

非

晶

硅

电

池

光

致

衰

退

效

应

　　没有掺杂的非晶硅薄膜由于其结构缺陷,存在悬挂键、断键、
空穴等,导致其电学性能差而很难做成有用的光电器件。所以,必须
对其进行氢掺杂饱和它的部分悬挂键,降低其缺陷态密度,这样才能
增加载流子迁移率,提高载流子扩散长度,延长载流子寿命,使其成为
有用的光电器件。然而,氢化非晶硅薄膜经较长时间的强光照射或
电流通过时,由于 Si-H 键很弱,H 很容易失去,形成大量的 Si 悬挂键,
从而使薄膜的电学性能下降,而且这种失 H 行为还是一种"链式"反
应,失去 H 的悬挂键又吸引相邻键上的 H,使其周围的 Si-H 键松动,