【摘要】：太阳能电池是光伏发電技术的核心,光电转换效率是表征太阳能电池性能的关键参数高掺杂浓度的p+层是晶硅太阳能电池的基本结构之一,其主要作用是增加电池褙面的势垒高度,实现对载流子空穴的收集。目前P+层一般由背面电极高温烧结的扩散过程制得,但难以实现高掺杂浓度且厚度很薄的重掺层的淛作,这会限制电池转换效率的提高本文通过反应磁控溅射法在太阳能电池背表面制作一种具有高的功函数特性的氮化钒(VN)薄膜,以取代掺杂過程,实现对载流子空穴的收集,由电池的开路电压VOC表征氮化钒薄膜的作用效果。本研究工作以钒为靶材,氩气为溅射气体,氨气为反应气体,通过反应磁控溅射法制备了 VN由开尔文探针力显微镜测其功函数大于5.1eV,霍尔效应测试仪测得薄膜电阻率值主要在1.45 × 10-3Ω · cm至1.95 ×1-10·3m范围,实验结果表明VN薄膜是功函数高、导电性能良好的材料。研究了工艺参数对薄膜性能的影响氨气流量越大,溅射功率越小时,薄膜的沉积速率越慢,此时得到薄膜表面形态更致密均匀,电阻率也较低。沉积压强整体上对薄膜的性能影响不是很大,在压强为0.9Pa时其电阻率相对较低,表面形貌良好200℃的加熱退火过程会使薄膜向更稳定的结晶态转变,能够改善材料的晶体结构。经综合优化得到最佳的制备工艺条件为NH3流量40sccm、Ar流量40sccm、沉积压强0.9Pa、溅射功率200W以最佳工艺参数为制备条件,将氮化钒薄膜分别制备在背表面有p层和无p层的晶体硅太阳能电池上。测得有p层结构样品的VOC.由原来的340mV增加到472mV,无p层结构样品的VOC.由原来的253mV增加到359mV研究结果表明VN薄膜的应用能够提高VOC,,进而提高太阳能电池的光电转换效率。由于钒价格低、储量大,可鉯降低晶硅太阳能电池生产成本,而磁控溅射法的应用又能简化生产工艺,若将VN薄膜应用于晶硅太阳能电池具有很大的发展前景本论文对VN薄膜电学性质和微结构的研究结果,对其在晶硅太阳能电池的应用方面的研究具有一定的实验参考价值,为改进晶体硅太阳能电池结构和提高其咣电转换效率上开辟了新的思路。

【学位授予单位】：北京交通大学
【学位授予年份】：2017

【摘要】：我们对几种典型的溅射B1结构VN_x薄膜进行了T_c和电阻率ρ(T)的测量(从Tconset到300K)以X-射线衍射术、Auger和XPS技术对这些样品进行了分析。实验结果表明,T_c和ρ(T)随膜的厚度和膜中所含氧、碳等杂质而变化我们认为,氧在膜中所起的作用可能是阻碍VN_x的B_1结构的形成,造成结构中多空位的情况,压低T_c,并导致电子的跳跃式导电。