● 摘要
本文介绍了我国的太阳能资源分布、光伏产业的发展、太阳能电池的分类和高效太阳能电池发展过程，评述了柔性不锈钢衬底纳米硅薄膜太阳能电池的研究进展。本文重点研制柔性不锈钢衬底纳米硅薄膜太阳能电池， 即低成本、高效率的异质结纳米硅技术与柔性不锈钢衬底太阳能电池相结合制备柔性不锈钢衬底纳米硅薄膜太阳能电池。利用PECVD（等离子体增强化学气相沉积）法制备了晶态含量在（50±5）%之间，晶态峰在509-518cm-1之间，室温电导率达到4.9×100Ω-1•cm-1的本征纳米硅膜，通过比较和优化各个沉积条件，最终在较高沉积气压下获得了较高沉积速率（2~3nm/min）的纳米硅薄膜（比以前提高了2~3倍）。研究了PECVD生长掺硼纳米硅薄膜的工艺参数：硅烷，氢气和硼烷的流量比、沉积温度、射频功率对掺硼纳米硅薄膜电阻及沉积速率的影响：随着硼烷/硅烷流量比的增大，薄膜的电阻值增加；薄膜的沉积速率随着硼烷/硅烷流量比的增大而增大；薄膜的电阻值随着沉积温度的增加先减小后增大，而薄膜的沉积速率随着沉积温度先增大后减小；当射频功率在20-80W间，薄膜电阻值变化较小，大于80W后，薄膜电阻迅速变大。而薄膜的沉积速率随着射频功率的增加而增加。得出沉积掺硼纳米硅薄膜的最佳工艺参数为：SiH4:H2:B2H6=5:100:0.6(SCCM)，沉积温度340℃，射频功率40W，工作气压2.5Torr直流偏压为200V。在较高的工作气压(332.5-399Pa)，较高温度(320-360℃)下，采用等离子化学气相沉积工艺在玻璃与硅片上分别制备了掺硼纳米硅薄膜，并采用拉曼光谱，电子探针，电导率，迁移率测试技术对其进行了测试与分析。其电导率达2.97×102Ω-1cm-1，在硅片衬底上沉积掺硼纳米硅薄膜的电导率比P型硅片的电导率提高了4个数量级，载流子浓度提高了4个数量级，迁移率变化不明显，比玻璃衬底上沉积掺硼纳米硅薄膜的电导率高5个数量级，电导率的提高可能是因为在硅片与薄膜间产生了量子尺寸效应。所制备的高导电率掺硼纳米硅薄膜有利于高性能纳米硅薄膜太阳能电池的制备。采用廉价不锈钢衬底制备了结构为grid/ITO/p-nc-Si/i-nc-Si/n-c-Si/Al/substrate的柔性不锈钢衬底纳米硅薄膜太阳能电池。通过大量的试验，对影响电池性能的因素进行了初步分析，进而优化工艺参数，最终制备出了开路电压14.2 mV，短路电流0.018mA电池。