[实用新型]一种改善非晶硅薄膜光致衰退效应的装置

说明书

技术领域

本实用新型属于薄膜太阳能电池领域，特别涉及一种改善非晶硅薄膜光致衰退效应，提高非晶硅薄膜光照稳定性的沉积装置。

背景技术

以氢化非晶硅（a-Si:H）薄膜为吸收层的薄膜太阳电池，由于非晶硅材料光吸收系数大、具有较高的光敏性（10⁵个量级左右），且其吸收峰与太阳光谱接近，有利于对太阳光的充分利用，由于其还具有易于大面积化、连续化、自动化生产等优点，使其在第二代太阳电池即薄膜太阳能电池中占据首要地位。

氢化非晶硅(a-Si:H)本身存在稳定性不好的问题，1977年Stabler和Wronski发现氢化非晶硅，特别是本征氢化非晶硅（I型未掺杂）在长时间的光照以后，其光电导率和暗电导率显著减小，但在150℃以上的条件下无光照退火，氢化非晶硅可以恢复到光照以前的状态，这就是氢化非晶硅的光致衰退效应（S-W效应）。由于光致衰退效应的存在，氢化非晶硅在长时间使用后光电特性变差，甚至失效，导致以其作为吸收层的非晶硅薄膜太阳能电池的性能随光照而严重下降，从而光照稳定性成为制约非晶硅薄膜太阳能电池发展的一个最大瓶颈。大量的实验和理论工作集于对光致衰退效应的特点和起源的研究，总的看法认为，S-W效应起因于光照导致在带隙中产生了新的悬挂键缺陷态(深能级)，这种缺陷态会影响氢化非晶硅(a-Si:H)膜材料的费米能级E_F的位置，从而使电子的分布情况发生变化，进而一方面引起光学性能的变化,另一方面对电子的复合过程产生影响。这些缺陷态成为电子和空穴的额外复合中心,使得电子的俘获截面增大、寿命下降。为了更好地理解S-W效应产生的机理并控制a-Si∶H薄膜中的悬挂键，以期寻找稳定化处理方法，20多年来，国内外科学工作者进行了不懈的努力，提出了大量的物理模型，主要有弱键断裂(SJT)模型、“H玻璃”模型、H碰撞模型、Si-H-Si桥键形成模型、“defect pool”模型等,。但由于问题本身的复杂性，没有一个模型可以解决全部的实验事实，至今仍没有形成统一的观点，相应地，也没有较为有效地改善非晶硅光照稳定性的方法和工艺。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种改善非晶硅薄膜光致衰退效应的沉积装置，通过在本征氢化非晶硅薄膜的沉积过程中施以连续类太阳光谱的照射，使薄膜在形成的整个过程经受类似耐光照性能的训练，提高薄膜成形后的光照稳定性能。

本实用新型的目的是通过以下技术方案予以实现的，一种改善非晶硅薄膜光致衰退效应的沉积装置，包括热丝化学气相沉积真空室及真空泵，所述真空室的顶部装有混合气体进气管道，真空室内部装有分解混合气体的电热丝和加热玻璃衬底的电加热器，其特征在于，在真空室内相对两侧的内壁上各装一个类太阳光谱的氙灯持续照射本征非晶硅薄膜的沉积过程，所述氙灯的安装位置高于玻璃衬底的上表面。

所述氙灯的辐射功率密度为800~1200W/m²。

本实用新型采用类太阳光谱的氙灯作为光源持续照射本征非晶硅薄膜的沉积过程，氙灯的辐射功率密度设置为800~1200W/m²，以类似于太阳光谱，照射时间为本征氢化非晶硅薄膜的整个沉积过程，薄膜在形成的整个过程经受类似耐光照性能的训练，提高薄膜成形后的光照稳定性能，在光照条件下，薄膜内部微结构向着有利于抗光照衰退的趋势转化，使得非晶硅薄膜光致衰退效应得到改善。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图；

图2为采用本装置制备的单结非晶硅薄膜太阳能电池初始和光衰退后的光照I-V曲线图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：