普樂成功研發(fā)非晶硅鍺薄膜

　　眾所周知，以等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)法生長的非晶硅和微晶硅材料，一直是薄膜太陽能電池制備中很有前景的材料。

　　其中非晶硅電池具有極高的光吸收系數(shù)，且容易大規(guī)模生產(chǎn)，是目前較為普遍的硅基薄膜電池?？墒欠蔷Ч璧膬纱笕毕?光致衰減效應(yīng)(S-W 效應(yīng)：非晶硅薄膜經(jīng)較長時(shí)間的強(qiáng)光照射或電流通過,在其內(nèi)部將產(chǎn)生缺陷而使薄膜的使用性能下降,稱為S-W 效應(yīng)，但經(jīng)過夏天高溫退火可使光致衰減得以部分恢復(fù))和對(duì)長波段光的吸收不夠,在一定程度上也影響了轉(zhuǎn)換效率。為了減少光致衰減的影響，通常會(huì)將非晶硅材料做成非晶硅/非晶硅雙結(jié)結(jié)構(gòu)。其中第一結(jié)非晶硅用于吸收短波段的光波，第二結(jié)用于吸收長波波段。

　　使用微晶硅材料來代替第二結(jié)的非晶硅會(huì)更好的解決光致衰減效應(yīng)，同時(shí)又增加對(duì)長波段光的吸收來提高器件的轉(zhuǎn)換效率，但昂貴的設(shè)備價(jià)格卻使得微晶硅的大規(guī)模生產(chǎn)受到了限制。

　　另一種提高硅基薄膜電池效率的方法是在沉積非晶硅本征層(即沒有摻雜的區(qū)域)時(shí)參入適量的鍺元素，制作成非晶硅/非晶硅鍺/非晶硅鍺三結(jié)器件。非晶硅鍺不僅具有非晶硅的高吸收系數(shù)，同時(shí)又具有微晶硅對(duì)長波段吸收的作用，因此非晶硅鍺是非常理想的薄膜太陽能電池材料。

　　在非晶硅中摻入適當(dāng)?shù)逆N元素能夠改善對(duì)長波段光的吸收。通過改變鍺的含量，可以使得非晶硅鍺的三個(gè)子電池對(duì)光的吸收效率達(dá)到最優(yōu)，因?yàn)檫@種三結(jié)的堆棧結(jié)構(gòu)每個(gè)子電池都會(huì)吸收相對(duì)應(yīng)波段的光波，能夠?qū)⒚總€(gè)波段的光吸收的更加充分。由于其具有良好的吸收系數(shù)使得每個(gè)吸收層的可以制作得很薄，這樣載流子(電流載體)的傳輸距離更短更有利于收集，從而能夠得到較高的填充因子，同時(shí)也減輕了光致衰減效應(yīng)。

　　當(dāng)然任何一種還沒有被工業(yè)化所普遍使用的材料都有著需要挑戰(zhàn)和克服的難題，對(duì)于非晶硅鍺來說，難題是如何制作大面積均勻的非晶硅鍺膜層。作為鍺的原料氣體鍺烷在等離子場(chǎng)中比硅烷更容易分解，這樣在大面積制作薄膜時(shí)因?yàn)殒N的含量分布不均勻嚴(yán)重的影響了器件的轉(zhuǎn)換效率，尤其是在第三結(jié)子電池上為了更好的吸收紅外光波必須增加鍺的含量勢(shì)必加重鍺的分布不均勻的情況，這種空間上的分布不均勻在單室多片的平行模式PECVD系統(tǒng)中尤其明顯。由于鍺烷更容易被分解，這樣在這種平行模式下做出器件上部和下部的鍺含量差異非常大，導(dǎo)致器件的轉(zhuǎn)換效率下降到無法接受的地步。針對(duì)于鍺烷高昂的價(jià)格，單室多片的平行模式PECVD設(shè)備又是非常理想經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)業(yè)化設(shè)備，在這種設(shè)備上沉積出優(yōu)質(zhì)的非晶硅鍺薄膜是非常具有發(fā)展前景的。近年來，普樂一直在做這方面的研發(fā)和生產(chǎn)，目前已經(jīng)能在單室多片的平行模式PECVD系統(tǒng)中沉積出了均勻性很好的非晶硅鍺薄膜了。