磁控溅射制备TCO薄膜及其在SHJ太阳电池的应用-石建华-solarbe文库

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磁控溅射制备ITO、IWO、SCOT、SRE薄膜及其在SHJ太阳电池的应用石建华1，黄围,2，刘奕阳1,2，孟凡英1,2，刘正新1,2 中国科学院上海微系统与信息技术研究所中国科学院大学 I.SHJ太阳电池研究背景I. 高效太阳电池用TCO薄膜研究进展I.TO\IW\SCO\SRE 光电性能研究及应用IV. 小结内容 2/17 特点完美全面积非晶薄膜钝化-高开压（Voc）双对称结构及低温工艺-超柔性面受光-发电效率增益过15N型晶体硅衬底-无PID\L 量产推广初期-设备/辅材价格昂贵、经验缺乏3/17 SHJ太阳电池研究背景ilcon hetrojuncti solar celSHJ SHJ基本结构 4/17198051905205201520250321461820 24628302 27.SHJIBCEficeny YearPerovskit/SHJ tandem26.KANOxford PVSHJ太阳电池研究背景叠层转化效率超过指日可待 5/17 高效SHJ太阳电池用TCO薄膜研究进展501502502406810 TRA Wavelnth m TRAFCB透明导氧化物作1、载流子收集传输-导性好2光管理-反射、寄生吸收小 Normalized bsrption TCO1 eqN  120 22     ep e mc NqConductivy 1/eFre are bsorptinFCA e矛盾高迁移率TCO材料成为首选 TCOariednsity/cm-3ResitviyΩcmMobiltyc2/VsDepositn mhdNoteAZ/G10214x10--350SP 低成本IT 14 常规IO1x093x124x10--3805 高迁移率H7841SP高迁移率IWx6x3x-7- 高迁移率MO10231021605-0高迁移率ITix8xx-4-27SP 高迁移率SC 8-1高迁移率RE2103201-50-0 高迁移率Ref Adv.Electron. Mater. 2017,6529piPhysixps8 01SuldiA8 6/17 高效SHJ太阳电池用TCO薄膜研究进展国产化低成本载流子浓度、高迁移率TCO材料成为高效SHJ太阳电池研究重点 7/1 ITO\IW\SCOT\SRE光电性能靶材成分比例沉积气压功率衬底温度 O2/ArITO90 10.4Pa120WRT0.85I8 2. .O10 04Pa120RT08IW9 .W.SCT/RE0.4Pa120RT0.8 实验设计参数磁控溅射系统磁控溅射系统自行设计，具有以下几个特点1、场强度可调，2、力线分部可调3、样品与磁力线夹角可调（与上海福宜真空备限公司产学研结合） 8/17501502501 23405678091Transmitce Wavelngth m 108295SIO3 40680124016.0.5152.0Extinco eficnt kWavelngth m 109825 S easurnt020.4.60.8.12.x146.08x12.1.4x2 SnO/I302460814 N .x-.-.x-.-.-3 SnO2含量对SnI2O3IT光电性能的影响IT\IW\CT\RE样品空气环境下℃退火30in1、Sn掺杂增大，载流子浓度增大，透过率降近红外自由吸收升高2零时迁移率超120且随Sn掺迅速减小3电阻 9/170246810.5.0x12. 1.5x025x1023. 20.4.60.81.Efectiv doping 理论值实际Carie dnsity /cm cSnatVo 有效掺杂率ITO\IW\SCOT\SRE光电性能 [Sn ] 2[ ]  e In ON V 22[Sn ]3.0x10 xC e In snN  2 i 2 32In 2SnO 2Sn OInOIn InApl. Phys. 27, 19-06 82 有效掺杂特性 HYSICLREVIWB,57 01掺杂比为5时，有效掺杂率最高，接近90 10/7 ITO\IW\SCOT\SRE光电性能\\\比较 ITOIWSCOTRE1.50x234.60x123.5-4.x10-623486 0IIWCOTSRE 种类 carie dnsity resitvy mobilty 406801201460.81.2.461.820.4.6Wavelngh m SCOTREIRefractiv ndex 40680120146010.2.35 SCOTREIExtinco eficnt kWavelngh mSE拟合拟合SC迁移率80cm2/V.s，IWO折射率（n）最大、薄膜致密性最优 1/7204068010-.x15.406.x158 .2061.4xCountsBindg ery VInOITO\IW\SCOT\SRE光电性能XP测试4045045601x52034x15067x15In 3d/2CountsBindg ery V SRECOTIWIn 3d5/25268530253465384.0x18.x15.24.6x158Intersial OCountsBingd ery VITWSCRE-M掺杂源影响In成键方式和间隙O的浓度PHYSICAL REVW B81, 65207 1 12/7 ITO\IW\SCOT\SRE光电性能电池输出特性TCOJscVocFEfRsNeI34.80.71264.816.0.0165.82E02.9E-04IWO7.15.871.29.5.47. .SCT38.40.7395.41.30.12.3E03.27E-04 RE.6.41267.3997.485.1.ITO载流子浓度大，FCA寄生吸收严重，Jsc小2串联电阻与TO薄膜电阻呈非线性相关可以与界面状态有关3.I和IW池的Voc小与其功函数/ 13/71E-09-81E7-651E-43 1E25812c-Sina-iH Charge cir dnity cm-3Posit m 4.7eV5SipTORefITO\IW\SCOT\SRE光电性能 Apl. Phys. Let. 102, 81 203 功函数匹配及界面缺陷层功函数失配形成的肖特基势垒会严重阻碍载流子的传输，而界面缺陷层导致严重的复合 14/7 小结1.SP技术可制备高迁移率、低电阻TCO薄膜材料2.ITO薄膜中，Sn有效掺杂与源浓度有关3.In3基的TCO种类影响生长方式、结晶成键类型4.C/非晶硅界面状态决定SHJ太阳池转化效率5.应用于高SHJ太阳电池的TCO薄膜需要进一步注薄膜制备方法特别是初期成膜方式对感谢聆听 17/中国科学院上海微系统与信息技术研究所新能源中心