有源集电区

,即 p-i-n 结构。非晶硅太阳能电池光生载流子主要产生于未掺杂的 i 层,与晶态硅

太阳能电池载流子主要由于扩散而移动不同

,在非晶硅太阳能电池中,光生载流子由于扩散长

度小主要依靠电池内电场作用做漂移运动。

　　当非晶硅电池采取

pin 结构以后,电池在光照下就可以工作了,但因存在光致衰退效应,电

池性能不稳定

,电池转换效率随光照时间逐渐衰退,所以电池的结构与工艺还要进一步优化。

影响非晶硅电池转换效率和稳定性的主要因素有

:透明导电膜、窗口层性质(包括窗口层光学

带隙宽度、窗口层导电率及掺杂浓度、窗口层激活能、窗口层的光透过率

)、各层之间界面状态

(界面缺陷态密度)及能隙匹配、各层厚度(尤其 i 层厚度)以及太阳能电池结构等。非晶硅薄膜
电池的结构一般采取叠层式或进行集成或构造异质结等形式。

　　

3.1 透明导电膜(TCO)

　　透明导电膜在太阳能电池上主要用作电池的透明电极

,有些还可同时作为减反射膜。不

同透明导电膜的电学、光学以及结构等都不相同

,亦对太阳能电池的光电特性和输出特性(如

电池的内外量子效率、短路电流、开路电压、填充因子等

)产生不同的影响。如有人发现用

ZnO:Al 膜作 TCO/n-a-Si:H/i-a-Si:H/p-c-Si/A 结构的异质结太阳能电池的前电极时短路电流
比

ITO 作前电极的短路电流要大,而开路电压要低一些。一般,在太阳能电池中对透明导电膜

的要求是载流子浓度高、带隙宽度大、光电特性好、化学性质稳定、较低的电阻率、机械强度高
以及优良的耐磨损性等。

　　

3.2 窗口层性质

　　提高非晶硅太阳能电池转换效率一般要求窗口材料光学带隙宽且较低的电阻率和激活
能。宽的光学带隙可以减少对入射光的吸收

,进而增大电池的短路电流;低的激活能有利于增

大电池的内建电势和开路电压

;低的电阻率可以减小电池的串联电阻,从而改善其填充因子。

为了减少入射光在窗口层处的损失

,要求窗口层尽可能地薄,减少对光的吸收,但窗口层过薄,

会降低

p-i 结内建电场,这对提高开路电压不利。一般对于非晶硅/晶硅异质结太阳能电池降低

窗口层的掺杂浓度有利于光生载流子的传输与收集

,但为了增加电池内电势和减小串联电阻,

窗口掺杂浓度要适当调高

,然而高掺杂将导致电池!死层?出现,一般人们选择重掺杂薄 p 层作

为窗口层。

3.3a-Si 电池各层界面
　　由于界面处容易产生缺陷、悬挂键等复合中心

,所以界面态状况对电池的开路电压和填

充因子有非常显著的影响

,对界面有效地处理利于薄膜的沉积和减少界面的复合损失,利于提

高电池的短路电流和开路电压

VOC,因此高效率太阳能电池必须尽可能降低界面层的缺陷

态密度。另外

,对于非晶硅异质结太阳能电池,当两个能带不匹配的电池层界面之间由于能带

不连续

,在界面处易形成界面势垒和引起漏电流以及形成悬挂键等,为了缓和这种情形可以在

界面处插入一层缓冲层

,它起到带隙过渡作用和改善异质结界面晶格失配问题,还可以降低界

面态密度

,钝化结处表面悬挂键,调节能带偏移,利于光生载流子的收集和减小复合漏电电流。

在

HIT 电池中,一般采用非晶硅作为缓冲层,电池通常具有较高的开路电压,但降低了电流的

收集

,因此为改善电流收集,也可采用纳米微晶作为缓冲层。

　　

3.4a-Si 电池各层厚度

　　非晶硅电池各层厚度的选择要以提高电池转换效率和电池的稳定性为出发点。一般非晶
硅电池的结构均采取

pin 结构,p 层和 n 层的选择要保证内建电场达到 i 层厚度内所需最小电