黃文浩

摘 要：太陽能光伏發(fā)電是一種可以憑借太陽能轉(zhuǎn)化為電能的過程來滿足社會化需求，通過此種策略來科學(xué)化的利用能源，從而避免對現(xiàn)有的非可再生資源等物質(zhì)的過渡消耗。文章就從晶硅薄膜的制備方式著手來闡釋其中所存在的問題，并提出相應(yīng)的可行性制備措施，同時(shí)，針對基于晶硅薄膜物質(zhì)的太陽能電池的性能進(jìn)行剖析，從而總結(jié)出科技發(fā)展對實(shí)際的太陽能電池制備項(xiàng)目的重要意義。

關(guān)鍵詞：晶硅薄膜；制備；太陽電池；實(shí)際運(yùn)用

前言

現(xiàn)階段，我國太陽能市場當(dāng)中，太陽能電池主要為體硅電池，盡管能夠在一定程度上滿足市場需求，但該類型電池的成本較高，其原因在于硅片價(jià)格較高。這樣一來，便導(dǎo)致了太陽能電池的發(fā)電成本高居不下，僅就成本這一項(xiàng)，其與普通的電力發(fā)電策略便無力競爭。在這種情形之下，經(jīng)研究分析可知，采用晶體硅薄膜物質(zhì)來替代體硅材料，能夠?qū)⑻柲馨l(fā)電成本拉低，這就為太陽能發(fā)電項(xiàng)目的推廣應(yīng)用提供了土壤。

1 晶硅薄膜的制備

1.1 晶硅薄膜制備的實(shí)施背景研究

在全世界光伏市場上近九成的市場份額是由晶體硅電池所占據(jù)，其中，包括了單晶硅電池與多晶硅電池等等，硅基薄膜電池在其他市場份額中有主導(dǎo)地位。晶體硅電池效率很高，因?yàn)橹苽溥^程需要很高溫度的工藝，因此生產(chǎn)成本限制了其發(fā)展。而非晶硅電池雖然成本低廉但是市場上銷售的非晶硅電池效率只有8%，并且存在著光致衰退的效應(yīng)也影響著電池的穩(wěn)定性。在太陽能電池成本縮減要求的驅(qū)動下，國內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目有著實(shí)質(zhì)性的進(jìn)步，而且，雖然HIT太陽電池本身的成本降低了，但其效率較高、性能穩(wěn)定，現(xiàn)在已經(jīng)成為了國內(nèi)外光伏領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。

1.2 分析晶硅薄膜的主要制備方法

從總體情況來看，在項(xiàng)目研究中或是實(shí)踐過程當(dāng)中，較為常用的制備晶硅薄膜的方法有：常壓化學(xué)氣相沉積（簡稱：APCVD方法）、低壓化學(xué)氣相沉積（LPCVD方法）、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積（PECVD方法）。其中，CVD技術(shù)的主要特點(diǎn)表現(xiàn)在，其底部附著一層薄膜，整體的化學(xué)穩(wěn)定性較弱，容易得到一種具備明顯梯度的沉積狀態(tài)的化學(xué)物質(zhì)。此外，CVD技術(shù)工藝是在較低壓力和溫度下進(jìn)行的，不僅用來增密炭基材料，還可增強(qiáng)材料斷裂強(qiáng)度和抗震性能是在較低壓力和溫度下進(jìn)行的。

1.3 幾種晶硅薄膜制備方法的對比分析

常壓化學(xué)氣相沉積方法的優(yōu)勢在于，該方法的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單，而且，沉積的速率較快，往往在低溫的條件下也可以沉積，其弊端在于易形成粒子污染，且階梯覆蓋能力較差。相對而言，低壓化學(xué)氣相沉積方法的優(yōu)勢更為突出，其有著高純度、階梯覆蓋能力強(qiáng)、產(chǎn)量高等方面的技術(shù)優(yōu)勢，適用于大規(guī)模的晶硅薄膜生產(chǎn)，但此種方法的低沉積速率不佳。此外，等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積方法的低溫制備狀況較為穩(wěn)定，且高沉積的速率優(yōu)良，同低壓化學(xué)氣相沉積方法一樣，該方法的階梯覆蓋性較為良好，但其也存在粒子污染的情況，甚至?xí)幸欢ǖ幕瘜W(xué)污染[1]?？傊?，三種晶硅薄膜制備方法各有利弊，需要在實(shí)踐過程中，具體問題具體分析，并采取最佳的技術(shù)手段，來制備晶硅薄膜物質(zhì)。

1.4 晶硅薄膜制備方法的具體操作

采用多腔室的射頻等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積技術(shù)制備非晶硅薄膜。氣體總流量為60sccm，射頻功率為10W，沉積氣壓為80Pa，加熱溫度為300-500攝氏度。分別在載玻片上和拋光硅片上沉積非晶硅薄膜研究其光電特性和結(jié)構(gòu)特性。薄膜的透射率利用7-CSPEC光譜性能測試系統(tǒng)測得，在室溫下利用傅立葉紅外吸收光譜研究薄膜的微結(jié)構(gòu)[2]。

2 晶硅薄膜在太陽電池中的實(shí)際運(yùn)用

從具體的應(yīng)用過程來看，應(yīng)用了晶硅薄膜的太陽電池的重量較輕，晶硅薄膜應(yīng)用與太陽電池中，促使太陽電池的抗輻照性增強(qiáng)。此外，將晶硅薄膜應(yīng)用與太陽電池中，使其耐高溫特性極佳。

2.1 應(yīng)用了晶硅薄膜的太陽電池的重量較輕

從技術(shù)的角度來看，在不銹鋼的襯底或是聚脂薄膜的襯底上制備非晶硅薄膜電池，其有著重量較輕且柔軟的特性，同時(shí)，其所具備的高“比功率”特性也十分突顯。從具體的數(shù)據(jù)分析內(nèi)容來看，在不銹鋼的底襯上的“比功率”能夠達(dá)到近每公斤1000W左右，如若將其轉(zhuǎn)移至聚脂薄膜襯底上，其最高的“比功率”甚至可以達(dá)到每公斤2000W。除了其“比功率”性能有所增強(qiáng)以外，鑒于聚脂薄膜襯底較薄，且便于攜帶，所以，將其用于實(shí)際的項(xiàng)目中，能夠在一定程度上縮減必要的運(yùn)輸成本，還可以有效利用空間[3]。

2.2 晶硅薄膜應(yīng)用于太陽電池中，促使太陽電池的抗輻照性增強(qiáng)

由于宙射線粒子的輻射不會影響非晶硅太陽電池中載流子的遷移率，但是，它卻能大大減少晶體硅太陽電池和砷化鎵太陽電池中少子的擴(kuò)散長度，這樣一來，就促使太陽電池具備了極佳的穩(wěn)定性，與此同時(shí)，多結(jié)的非晶硅太陽電池比單結(jié)的具有更高的抗輻照能力[4]。

2.3 將晶硅薄膜應(yīng)用于太陽電池中，使其耐高溫特性增強(qiáng)

從理論上來分析，非晶硅材料的光學(xué)帶隙通常大于1.65eV，有相對較寬的帶隙，所以，非晶硅材料比單晶硅和砷化鎵材料有更好的溫度特性[5]。而且，在同樣的工作溫度下，非晶硅太陽電池的飽和電流遠(yuǎn)小于單晶硅太陽電池和砷化鎵太陽電池。

3 結(jié)束語

總而言之，通過分析晶硅薄膜的制備，能夠了解到制備過程的核心操作要點(diǎn)，且通過對熱絲CVD沉淀的研究，利用相關(guān)技術(shù)制備了硅薄膜p-n結(jié)，從而得到諸如單晶硅片對多晶硅片薄膜有序生長誘導(dǎo)因素等方面的相關(guān)結(jié)論內(nèi)容，并在諸多相關(guān)聯(lián)的反應(yīng)之下，促使其形成一種復(fù)雜的多面體晶體材料。從現(xiàn)實(shí)的角度來看，將晶硅薄膜運(yùn)用到太陽電池之中，能夠有效提升太陽電池的總體性能。

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