柔性衬底薄膜太阳ppt课件.ppt

《柔性衬底薄膜太阳ppt课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《柔性衬底薄膜太阳ppt课件.ppt（33页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、柔性衬底薄膜太阳能电池柔性衬底薄膜太阳能电池 周海逢周海逢 1021416044 陈龙军陈龙军1021416047M10材料科学与工程目录目录一、研究背景及目的一、研究背景及目的二、硅基薄膜太阳能电池的概述二、硅基薄膜太阳能电池的概述三、国内外研究进展三、国内外研究进展 四、目前存在的问题四、目前存在的问题五、研究结论五、研究结论一、研究背景及目的一、研究背景及目的 能源危机和环境污染是目前困扰人类生活、阻碍社会和经济可持续发展的重大问题，这就使得各种新能源的开发与利用成为近几十年来研究和关注的热点，人类社会对环境保护意识的增强己经成为开发和利用清洁可再生能源的强大推动力 。太阳能是取之不尽、

2、用之不竭的清洁能源，具有独特的优势和巨大的开发利用潜力。太阳能光伏发电技术可以将太阳能直接转化为电能，是太阳能利用的一种重要形式。太阳能电池的基本原理为半导体的光伏效应，即在太阳光照射下产生光电压的现象。 1954年美国贝尔实验室发明了以pn结为基本结构的具有实用价值的晶体硅太阳电池，此后太阳电池首先在太空技术中得到广泛应用。由于价格比较昂贵，直到1980年以后才逐步在地面推广应用。近二十年来，随着技术的进步，光伏发电发展非常迅速，广泛应用于航天、通讯、交通，以及偏远地区居民的供电等领域，光伏发电己经成为人类未来能源的希望。 2004年发表的欧盟光伏研发路线图指出，到2100年，可再生能源所占

3、比例将在整个能源结构中扩大到86%，太阳能和太阳能发电在能源结构中的地位将发生巨大变化。虽然不同渠道的预测数据不尽相同，但是21世纪末太阳能和太阳能发电将处于优势地位己经得到了大家的共识。 太阳能电池发展至今，主要可以分三大类:一是以单晶硅和多晶硅硅片为基础的晶体硅太阳能电池;二是硅基薄膜(非晶、多晶、微晶等)、铜锢硒和蹄化锅薄膜太阳能电池、染料敏化和其它有机太阳能电池;三是仍处于研究阶段的量子阱、多能带、热载流子等新型太阳能电池。目前，晶体硅太阳电池仍占主导地位，市场占有率在90%左右，薄膜太阳电池市场占有率只有10%左右。然而，目前太阳能光伏在整个社会能源结构中的所占比例仍然很低，太阳能电

4、池较高的价格是阻碍其在社会能源结构中占据一席之地的主要障碍。 目前，除了提高光电转换效率外，降低成本也是太阳能电池提高市场竞争力的主要手段。晶体硅太阳能电池具有高的转换效率，制作工艺也相当成熟，但是在成木方面本身存在很多的限制因素: (1)制作工序中能量消耗大;(2)由于技术的限制电池的厚度远厚于实际需要的厚度，硅材料浪费过多;(3)继续降低厚度，切片带来的损耗会随之增加，破损率也会相应增加;(4)大面积电池和组件的组装都很笨拙;(5)太阳能级多晶硅的使用一定程度上降低了单晶硅的成本，但是材料仍在总成本中占很大份额。而薄膜太阳能电池在降低太阳能电池成本方面有很大的优势: ( 1)将厚度控制在柔

5、性衬底薄膜光伏电池相关材料制备及性能完全吸收太阳光的最小厚度，节约材料;(2)使用廉价衬底，如玻璃、塑料、不锈钢等;(3)采用低温制造工艺，耗能少;(4)工艺简单，材料与器件同步完成;(5) 可以制作大面积电池和集成组件等。特别是柔性衬底的使用，可以实现roll-to-roll卷轴式生产，大大提高生产效率，进一步降低了成本。 虽然1980年非晶硅薄膜电池开始商业化以来，发展缓慢，在光伏产业中的市场份额从1987年的41%，一路下滑到2002年的6%，但是近年来随着薄膜技术的发展，薄膜太阳能电池开始回暖，特别是薄膜沉积设备的发展大大推进了薄膜太阳能电池的产业进程。2008年美国应用材料(Appl

6、ied Materials, AMAT )、瑞士Oerlikon、日本ULVAC等顶级的设备厂商大量推出标准设备，同时韩国Jusung、美国XsunX等设备企业的介入也促使全球范围大规模生产非晶硅成为可能，另外一些小尺寸的非晶硅设备企业，比如中国国内的普乐新能源、上海思博露科技、北京的北仪创新及美国的EPV和NanoPV, 香港的华基光电、匈牙利的EnergoSolar、欧洲的STF等相继推出低成本的5MW生产线也获得了客户的青睐，设备的驱动及大量资本的进入促使2007年和2008年被称为非晶硅大规模应用的两年。在薄膜太阳能电池生产方面AMAT, Q-Cells公司、First Solar公司

7、、富士电机公司、Nanosolar公司、三洋公司和Uni-solar公司等都在快速扩大规模，生产能力均在l00MW以上。二、硅基薄膜太阳能电池概述二、硅基薄膜太阳能电池概述 （一）基本概念（一）基本概念 硅基薄膜太阳能电池和晶体硅电池的工作原理相同，但结构略有差异。薄膜太阳能电池除了包含pn结和上下电极外，需要有衬底作为依托，如图1.1所示。衬底可以分为两大类:一类是硬质衬底，如玻璃;另一类是柔性衬底，常见的有塑料和金属箔等，使用这种柔性衬底的电池被称为柔性薄膜太阳能电池。以最常见的玻璃衬底为例，薄膜太阳能电池的制作顺序是:先在衬底上沉积透明电极，然后依次沉积p-i-n型硅薄膜吸收层，最后制备

8、金属背电极。硅基薄膜太阳能电池常用铝或银作为金属背电极材料，用透明导电氧化薄膜(TCO)作为透明上电极。目前常用的TCO薄膜有氧化锢锡薄膜(ITO ) 和ZnO:AI薄膜等。其中，ZnO:AI薄膜具有在氢等离子体中稳定性好的优点，使之成为硅基薄膜太阳能电池的首选透明电极。按硅薄膜材料的结构和晶粒大小，主要可以分为三类:非晶硅薄膜、多晶硅薄膜和微晶硅薄膜，下面详细介绍这三类薄膜的研究现状及应用。 图1.1硅基薄膜太阳能电池结构示意图（二）原理及具体方法（二）原理及具体方法 1、非晶硅薄膜、非晶硅薄膜 非晶硅薄膜材料是一种资源丰富和环境安全的材料。非晶硅薄膜太阳能电池具有诸多优点使之成为一种优良的

9、光电薄膜光伏器件: (1)属于直接带隙半导体，可见光区光吸收系数高，是晶体硅的二倍;(2)非晶硅层的厚度只需要几个微米厚，节约原材料;(3)可以采用玻璃或不锈钢等材料作为衬底，大幅度降低组件成本;(4)制造工艺简单，制造过程能量消耗少;(5)可实现大面积连续的生产，易于实现集成化; (6)可以做成叠层结构，提高效率柔性衬底薄膜光伏电池相关材料制备及性能 非晶硅薄膜太阳能电池通常作成pin结构，其中i为本征吸收层，这主要是由非晶硅材料的性质决定的。非晶硅材料属于短程有序，长程无序结构，对载流子有很强的散射作用，导致载流子的扩散长度很短，使得光生载流子在太阳能电池中只有漂移运动而无扩散运动。因此，

10、单纯的p-n结中，隧道电流往往占主导地位，使其呈电阻特性，而无整流特性，也就不能制作太阳电池。 a-Si:H薄膜最初是采用直流或射频等离子体增强化学气相沉积技术(DC orRF-PECVD)制备，随着甚高频(VHF) 和微波(microwave) PECVD技术以及高氢稀释工艺的出现，低温下沉积大面积高质量的a-Si:H薄膜成为可能，从而大幅度降低了非晶硅薄膜的制造成本。非晶硅薄膜电池进一步发展的另外一个关键是叠层非晶硅电池的研制成功。 90年代后，晶体硅电池大规模产业化，价格迅速下降，同时，其转化率远高于非晶硅薄膜电池，不断挤占非晶硅电池的市场份额，以致到90年代末非晶硅电池的市场份额降到了

11、10%以下。到了2002年，世界非晶硅电池产量仅为30MW，所占市场份额减少到6%。近年来非晶硅薄膜电池沉积技术的进步及叠层非晶硅电池的出现使得薄膜电池在国际上的市场份额又回升至10%以上，但是S-W效应仍是非晶硅薄膜电池无法从根本上解决的问题。因此，从本质上理解并避免S-W效应，提高组件的稳定效率和使用寿命，仍是a-Si:H薄膜太阳能电池需要解决的主要问题。 2、多晶硅薄膜、多晶硅薄膜 多晶硅薄膜太阳能电池不仅具备非晶硅薄膜电池节约材料的优势，又有可能达到像晶体硅那样高转换效率和长寿命的性能。世界范围内的很多实验室对多晶硅薄膜太阳能电池都进行了积极地研究。多晶硅薄膜的制备工艺可分为两大类:

12、一类是高温工艺，制备温度高于6000C;另一类是低温工艺，整个加工工艺温度低于6000C，可用廉价玻璃作衬底。高温制备工艺主要有:化学气相沉积、区域熔融再结晶、固相晶化法、快速热退火和液相外延法等。Morikawa等人已经利用区域再结晶法制备了转换效率达到16%的多晶硅薄膜电池。这些高温工艺对衬底要求非常严格，需要避免高温处理时衬底杂质向薄膜扩散，才能获得高质量的多晶硅薄膜，常使用石英作为衬底。液相外延法的最佳衬底是单晶硅片，这同时也派生出了新的研究方向，如单晶硅片循环再利用和单晶硅薄膜太阳能电池。低温工艺方法主要有金属诱导晶化、激光晶化和等离子体增强化学气相沉积(PECVD)等。 目前，只有

13、CVD和PECVD方法是直接在衬底上沉积多晶硅薄膜，但是很难得到高质量的多晶硅薄膜，而其他方法都是在非晶硅薄膜的基础上经二次处理再结晶，虽然得到的多晶硅质量较好，但是能源消耗大、成本高，还有可能引入其他杂质。 Weme:总结了晶粒尺寸和开路电压(Voc)的关系，其结果如图1.2所示。 Voc和载流子寿命(扩散长度)有直接的关系，可以被用来反映电池性能的好坏。为了不使概念混淆，目前认为多晶硅薄膜由大晶粒(_100m)组成，没有非晶相，只有晶粒和晶界，而微晶硅薄膜中晶粒较小一般在100nm以下，薄膜中不但含有晶粒和晶界同时还含有非晶相。下面将详细介绍微晶硅薄膜电池的发展和研究现状。图1.2硅材料中

14、晶粒尺寸的大小与太阳电池开路电压的关系 S代表在晶界的复合速率;Ti, BP, ASE和ISE均是研究机构的简称 3、微晶硅薄膜、微晶硅薄膜 微晶硅薄膜是含有晶粒、晶界和非晶的混合薄膜，晶粒尺寸一般在100nm以下。由于载流子寿命相对较短，电池结构也采用pin或nip结构。微晶硅薄膜太阳能电池的沉积工艺和非晶硅薄膜类似，具有同样的优点:制造工艺简单，制造过程能量消耗少;同样可以采用玻璃或不锈钢等廉价材料作为衬底，可实现大面积化及连续化的生产，大幅度降低组件成木。微晶硅薄膜电池既没有非晶硅的S-W效应，又具有晶体硅高转换效率的优点。因此，微晶硅薄膜是目前最有发展潜力的硅薄膜材料。 微晶硅薄膜属于

15、间接带隙半导体，跟非晶硅材料相比，可见光区吸收系数较低。因此，陷光结构对微晶硅薄膜太阳能电池来说，是提高其电池效率的重要手段。另外，微晶硅薄膜的生长是一个不均匀的过程，在晶核形成之前会先生长约几到几十纳米厚的非晶层，即孵化层。非晶孵化层的存在会严重影响载流子的传输，因此，消除孵化层是非常必要的，这需要通过控制沉积工艺或开发新的沉积技术来实现。三、国内外研究进展三、国内外研究进展 柔性薄膜太阳能电池通常使用的衬底有高聚物和金属箔，织物做衬底也有报道，但在研究论文中很少提到。金属衬底具有好的机械性能和高的热稳定性(6000 )，文献报道的金属衬底有奥氏体钢、铬钢、 钦、铝和铝等。但是它们一般都比较

16、粗糙，并且有害杂质很容易通过扩散进入到电池材料中，严重影响电池性能。高聚物薄膜质量轻且薄，具有好的耐辐射能力，因而制作的电池有很高的体积比功率及重量比功率。用作柔性硅基薄膜太阳能电池的衬底需要满足下列条件. (1)具有柔韧性; (2) 3000 以下稳定、或更好的热稳定性; (3)在高温和真空下放气量小; (4)有一定的机械强度; (5)热膨胀系数低; (6)和电极有好的粘附性等。 塑料薄膜中可以耐3000以上高温的材料很少，其中，聚酞亚胺薄膜(polyimide,PI)是可以满足上述条件的理想材料，它的玻璃化转变温度一般在350以上，其中，联苯型聚酞亚胺S型薄膜的玻璃化转变温度高达5000，

17、线性热膨胀系数为20ppm/0 (KAPTON)。环状聚烯烃(cyclic polyolefin, PO)和多芳基化合物(polyarylate, PA)的玻璃化转变温度也都超过3000C，但它们的线性膨胀系数较大，约是PI薄膜的3倍，因此，PI薄膜是目前最适合用来做柔性太阳能电池的衬底材料。 目前大部分光伏组件使用玻璃和合金框架进行封装，不但厚重、成本较高，还限制了太阳能电池在很多领域的应用。使用柔性材料作为衬底为太阳能电池从生产工艺到实际应用带来一次新的革命。柔性薄膜太阳能电池除了具有普通薄膜电池的优点，还具有其独特的优点： (1)可卷曲，装载体积小; (2)不易破碎; (3)重量轻、便于

18、运输; (4)可以实现roll-to-roll的大面积连续生产工艺，缩短生产周期、提高产量、降 低组件制造成本，从而弥补薄膜太阳能电池前期设备投入大的缺点; (5)容易实现光伏建筑一体化，如屋顶、幕墙、遮阳蓬(特别是弯曲建筑表面) 等; (6)应用更加广泛，如汽车顶部、衣物表面、便携式电源等; (7)装载体积小和重量比能量高，可以大幅度降低在航天应用时的发射成本，使 薄膜电池在航天市场具有更大的竞争力。 1990年Kishi首次提出柔性非晶硅薄膜的概念，并在柔性衬底材料上制备出简单的非晶硅薄膜太阳能电池，在此之后柔性薄膜电池逐渐成为各国科学家关注和研究的热点。1995年日本三洋公司Nishiw

19、aki等人65对聚对苯二甲酸乙二醇酷(PET)、聚蔡二甲酸乙二醇酷(PEN)和PI的热稳定性能和膨胀系数进行了对比，指出PI是最适合用作柔性非晶硅薄膜电池衬底的材料，并指出在沉积薄膜之前对PI衬底进行预烘焙可以改善电池的性能。到2001年，日本富士电机的Ichikawa66在PI衬底材料上利用等离子体化学气相沉积技术(PECVD)制备了40cm80cm的柔性a-Si:H太阳能电池，其具有9%的光电转换效率，能够完全取代传统的硬质a-Si:H太阳能电池。 目前美国和日木均生产柔性衬底太阳电池产品，最有代表性的是美国UnitedSolarsystem Corporation，即Uni-Solar公

20、司。Uni-Solar公司在密西根州底特律有一条5MW生产线进行柔性衬底非晶硅太阳电池的前道工序生产，在墨西哥Tijuana组装厂进行电池的后道工序生产，将5MW生产线生产的电池组装成电池组件。另外，Uni-Solar公司25MW不锈钢柔性衬底非晶硅太阳电池生产线(地点也在密西根州底特律)，已于2001年底建成。Uni-Solar公司25MW不锈钢柔性衬底非晶硅太阳电池生产线生产的产品性能稳定，效率为7.5%。 在国内，1990年沈阳真空技术研究所与上海硅酸盐研究所联合研制成功国内第一台生产柔性衬底非晶硅太阳电池六室半连续镀膜机，并制作了柔性衬底太阳电池。1995年，哈尔滨克罗拉太阳能电力公司

21、研制出透明聚合物柔性衬底太阳电池。2004年天津市从美国引进了5MW柔性衬底非晶硅太阳电池生产线，在天津市津能电池科技有限公司建成一条年产5MW柔性衬底非晶硅薄膜太阳电池的示范生产线，但是目前组件的光电转换效率仅为6%左右。 随着薄膜太阳能电池技术的进步，柔性薄膜电池的发展也非常迅速，除了非晶硅薄膜外，微晶硅薄膜也是很适合做柔性太阳能电池的材料。将非晶硅和微晶硅优势互补，形成的柔性叠层太阳能电池是更有前途的发展方向。 四、目前存在的问题四、目前存在的问题 微晶硅薄膜纵向均匀性不好、光吸收系数低、AI电极和Si薄膜界面存在互扩散等问题是目前影响微晶硅太阳能电池性能的主要因素。因此，要改善柔性微晶

22、薄膜太阳能电池的性能需要从改善微晶硅薄膜材料均匀性、薄膜电池陷光结构、增加阻挡层及优化透明导电电极等方面入手。 1、微晶硅薄膜均匀性研究、微晶硅薄膜均匀性研究 微晶硅薄膜的生长是一个不均匀的过程，在晶核形成之前，先以非晶形式生长，非晶层厚度一般在10-100nm，这层在形核前生长的非晶层被称为孵化层。在薄膜太阳能电池中，载流子是纵向传输的，非晶孵化层的存在不利于载流子的顺利传输，从而影响电池的性能。 Donker等人认为硅烷气体在反应初始的暂态耗尽是导致孵化层形成的原因，提出可以通过控制硅烷气体通入的时间避免孵化层的形成，改善微晶硅薄膜的质量。侯国付等人利用在线等离子体发射光谱对沉积过程检测发

23、现，在开始沉积阶段暂时的高SiH*/H。比值是造成非晶层形成的主要原因，提出增加氢气和硅烷的比例，来降低孵化层的厚度。也有研究者采用高工作气压(从20Pa增加到40Pa)或layer-by-layer生长技术来避免孵化层的出现。这些办法虽然能避免或降低孵化层厚度，但是同时也会引起薄膜沉积速率下降或导致薄膜中的微孔缺陷增加，薄膜密度降低，使薄膜更容易被氧化。 微晶硅薄膜的两步法生长(也叫籽晶层法)可以在不影响薄膜质量的前提下有效避免或降低孵化层厚度。具体过程为:通过高浓度氢气稀释或高工作气压先生长约十几纳米厚的晶化率较高的籽晶层，然后按常规工艺参数继续生长薄膜。 2、陷光结构、陷光结构绒面背电极

24、绒面背电极 Vetterl等人用光热偏振光谱法测量了微晶硅与非晶硅、单晶硅的吸收系数，如图1.3所示。对于能量高于1.7eV光的吸收，微晶硅略高于单晶硅，但略小于非晶硅，即微晶硅材料在可见光区的吸收系数小于非晶硅。对于能量小于1.7eV的光的吸收，微晶硅和单晶硅的吸收系数相近，明显大于非晶硅的吸收系数。这说明微晶硅薄膜可以吸收波长大于700mn的光，但是其吸收系数较小，仅有102-103cm-1，只有微晶硅薄膜的厚度达到几十微米厚时才能对光进行有效地吸收。然而，研究表明随着微晶硅薄膜厚度的增加，电池的开路电压会随之降低，导致电池性能下降，因此微晶硅薄膜电池的厚度一般控制在1um左右。为了增加薄

25、膜电池的光吸收效率，目前薄膜电池采用陷光结构来增加光在电池中的传播长度。陷光结构可以提高微晶硅薄膜电池的光生电流，从而提高电池的光电转换效率。 图1.3单晶硅、非晶硅和微晶硅的吸收系数对比(光热偏振光谱法测量) 薄膜电池的陷光结构如图1.4所示，根据电池不同的沉积顺序，陷光结构的制作工艺也不同。当以玻璃为衬底时，如图1.4 (a)所示，先在玻璃上沉积透明电极再依次沉积硅材料。这利，电池的陷光结构主要通过在透明电极ZnO:AI表面制绒来达到陷光的效果。到目前为止，ZnO:AI的表面织构(也叫绒面)腐蚀己经研究的比较多，并且得到了很好的效果。主要分为湿法和干法两种:湿法即是化学腐蚀，就是通过不同浓

26、度的酸或碱溶液浸泡的方法得到织构表面si, s2;干法是通过离子束刻蚀或反应溅射的方法处理得到织构表面的方法，这种方法的的好处是速度快、可以在薄膜电池沉积设备上完成。由此可见，干法腐蚀更有利于薄膜电池制备工艺的简化和成本的降低。 图1.4陷光微晶硅薄膜太阳能电池截面示意图 通常情况下，可以在高的衬底温度(4000)下沉积得到高漫反射率的绒面金属背电极，但是聚合物柔性衬底限制了高衬底温度的使用。Akihiro Takan。等人通过选择反应溅射的方法在室温下成功制得了绒面Ag电极。A1材料价格便宜、导电性好，是硅基太阳能电池常用的电极材料。但在使用该方法制备A1电极时，Al电极会被氧气氧化，无法得

27、到绒面的A1电极。因此，开发简单有效的制备具有织构表面的A1电极的方法是非常有现实意义的。 根据薄膜生长规律，增加薄膜表面粗糙度可以通过在薄膜表面形成大岛的方式来实现，也就是增加团聚性的结果。薄膜表面的高聚集来源于:(1)高的沉积温度;(2)气相原子的高的动能或高沉积速率;(3)气相入射的角度增加。因此完全可以通过控制工艺参数来得到表面粗糙度较大即表面织构的薄膜。3、阻挡层的研究现状及存在问题、阻挡层的研究现状及存在问题 Al电极和Si层的互扩散是影响薄膜太阳能电池性能重要因素： 一方面，Al/Si互扩散会在界面处形成大量的空位型结构缺陷使电极与掺杂层的接触情况变差;另一方面，Si原子从n层流

28、失、Al作为受主型杂质掺入n层，都会导致n-Si层变薄，使电池性能衰变。因此，选择合适的阻挡层来改善硅基薄膜太阳能电池的性能显得尤为必要。近年来，双层阻挡层的报道也很多，不但有好的阻挡效果和热稳定性，还能改善薄膜之间的附着力。 但是过于复杂的阻挡层，将会增加器件制作工艺的复杂性、增加生产成本，不符合目前硅基薄膜太阳能电池的发展趋势。目前硅基薄膜太阳能电池中常用厚度50-100 nn的Zn0薄膜来阻挡Al/Si互扩散.Saunderson等人用高分子聚合物做衬底，按照metal/n/i币/TCO顺序制备非晶硅电池，发现电池不显示二极管特性，光伏转换很弱。而在金属电极和n型非晶硅薄膜中间加入80

29、nm的Zn0后电池显示明显的二极管特性，开路电压、短路电流及填充因子明显改善。通过二次离子质谱和扫描X光电子能谱深度分析证实Zn0层可以有效阻止A1和a-Si:H的互扩散。但是Zn0本身是一种脆性材料，没有延展性，并在制备过程中会产生一定的应力，很难适应大面积柔性薄膜太阳能电池的要求。 4、透明氧化锌铝薄膜的研究、透明氧化锌铝薄膜的研究 ZnO:Al氧化锌铝薄膜具有禁带宽度大、导电性好、可见光区透过率高、廉价、无污染等优点，特别是在氢等离子体环境中高的稳定性使之目前被广泛用到太阳能电池、平板显示器及其它光电器件中。 ZnO:Al优异的性能引起了广大研究者的兴趣，对ZnO:Al薄膜的制备方法，工

30、艺条件对性能的影响进行了广泛的研究。主要的制备方法有:磁控溅射法、金属有机柔性衬底薄膜光伏电池相关材料制备及性能化学气相沉积法溶胶一凝胶法、脉冲激光沉积、高温热解喷涂法等。其中，磁控溅射法是使用较多的一种方法，影响薄膜的主要参数有溅射功率、工作气压、氧分压、铝掺杂量、衬底温度等。但目前的研究论文中，很少有针对ZnO:Al结构的深入研究，对其结构变化的原因只是给出可能的解释。 五、研究结论五、研究结论 1.绒面铝电极的制备及机理研究绒面铝电极的制备及机理研究 利用射频磁控溅射技术，室温条件下通过控制工艺参数，在PI柔性衬底上制备了具有表面织构的铝电极。高功率(300-450W)下制备的薄膜沉积速

31、率高、电阻率较低同时具有较高的漫反射率，薄膜的平均漫反射率高达70%。随着工作气压的增加，薄膜的沉积速率降低，表面粗糙度减小，在工作气压为0.5Pa时，薄膜具有较低的电阻率和较高的漫反射率。分析表明:高的沉积功率、低的工作气压和斜向入射的沉积方式都可以提高粒子在薄膜生长表面的动能和迁移率，有利于粒子的聚集及表面岛的长大。而薄膜表面的柱状生长形貌则主要与粒子斜向入射和在沉积过程中的应变能释放有关。 2. A1,Niy薄膜制备及阻挡效果分析薄膜制备及阻挡效果分析 采用射频磁控双靶共溅射法制备了AlNiy系列合金薄膜，通过调节靶的功率可以有效调控合金的比例，制备的合金薄膜成分也比较均一。Al, Ni

32、比例为1:1和2:3的薄膜均为多晶结构，对Al, S1互扩散具有较好的阻挡效果，这与其属于置换固溶体，有较柔性衬底薄膜光伏电池相关材料制备及性能高的熔点、较低的自扩散系数有关。因此，AINi合金更适合用来做阻止Al, Si互扩散的阻挡层材料。 3.微晶硅薄膜制备工艺优化微晶硅薄膜制备工艺优化 结合微波电子回旋共振等离子体增强化学气相沉积(ECR-PECVD)技术的特点，提出生长一刻蚀一再生长的两步生长法制备微晶硅薄膜。该方法也可以被称为籽晶层法，即:先生长厚度约为15nm的薄膜，用氢等离子体处理2min得到籽晶层后，继续生长得到微晶硅薄膜。该两步生长法有效消除了非晶孵化层，改善了微晶硅薄膜的纵

33、向均匀性，使薄膜的晶化率从常规生长的24.3%提高到了50.7%。 4. ZnO:Al薄膜的制备及结构变化分析 采用射频磁控溅射技术以Zn0(含2 wt. % A1203)陶瓷靶为溅射靶材制备了高c轴择优取向的ZnO:Al薄膜，并分析讨论了薄膜结构变化的原因及其对薄膜电性能的影响规律。实验结果表明:当溅射功率为100W、工作气压为0.3Pa、衬底温度为250C时沉积得到的ZnO:Al薄膜有最佳的综合性能，可见光区的平均透过率在90%左右，薄膜电阻率约为3.1 X 10-3Q.cm。利用GID-XRD和HRTEM对ZnO:Al薄膜的结构进行了深入研究，结果表明:ZnO:Al的晶格相对于未掺杂的氧化锌不仅在垂直于衬底方向变大，在其它方向上晶格也变大，这说明晶格常数变大除受薄膜应力影响外，还和掺杂本身有直接关系。掺杂量为2%时，除了替位掺杂外还有一部分铝和锌以填隙形式存在，从而使晶格在多个方向变大。通过理论计算证实了上述观点的正确性。关键词:柔性衬底;薄膜太阳能电池;微晶硅薄膜;阻挡层;透明导电薄膜 谢谢大家！谢谢大家！