Технология тонкопленочных солнечных модулей большой площади на основе аморфного и микрокристаллического кремния тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.27.06, кандидат наук Семенов, Александр Вячеславович
- Специальность ВАК РФ05.27.06
- Количество страниц 149
Оглавление диссертации кандидат наук Семенов, Александр Вячеславович
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ТОНКОПЛЕНОЧНАЯ СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГЕТИКА
1.1 Кремниевые тонкопленочные фотоэлектрические преобразователи
1.2 Технология изготовления двухкаскадных тонкопленочных солнечных модулей на основе аморфного и микрокристаллического кремния размером 1100x1300 мм
1.3 Технология получения аморфного гидрогенизированного кремния с нанокристаллическими включениями; полиморфный и
протокристаллический кремний
1.4 Влияние технологических параметров на свойства материалов и параметры двухкаскадных фотоэлектрических преобразователей на основе аморфного и микрокристаллического кремния
Выводы по первой главе
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ НЕЛЕГИРОВАННЫХ ПЛЕНОК АМОРФНОГО ГИДРОГЕНИЗИРОВАННОГО КРЕМНИЯ С НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИМИ ВКЛЮЧЕНИЯМИ С УЛУЧШЕННОЙ ФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬЮ И СТАБИЛЬНОСТЬЮ
2.1 Плазмохимическое осаждение из газовой фазы пленок кремния на установке КА1
2.2 Методы исследования тонких пленок кремния и структур на их
основе
2.3 Исследование нелегированного слоя аморфного кремния первого каскада двухкаскадного тонкопленочного солнечного модуля
2.4 Разработка технологии и исследование пленок аморфного гидрогенизированного кремния с нанокристаллическими включениями
Выводы по второй главе
ГЛАВА 3. ФОРМИРОВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ ТОНКИХ НЕЛЕГИРОВАННЫХ ПЛЕНОК МИКРОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО ГИДРОГЕНИЗИРОВАННОГО КРЕМНИЯ
3.1 Условия формирования и методы исследования тонких пленок микрокристаллического кремния
3.2 Исследование влияния толщины слоев микрокристаллического
кремния на их свойства
3.3 Исследование нелегированного слоя микрокристаллического кремния второго каскада двухкаскадного тонкопленочного солнечного модуля
Выводы по третьей главе
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОКАСКАДНЫХ ФЭП И
ДВУХКАСКАДНЫХ ТСМ, ПОЛУЧЕННЫХ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМАХ ОСАЖДЕНИЯ НЕЛЕГИРОВАННЫХ СЛОЕВ КРЕМНИЯ
4.1 Изготовление образцов однокаскадных фотоэлектрических преобразователей и двухкаскадных тонкопленочных солнечных
модулей
4.2 Исследование пленки ZnO для прозрачных проводящих электродов
4.3 Исследование однокаскадных тонкопленочных солнечных элементов
на основе аморфного кремния
4.4 Исследование характеристик двухкаскадных тонкопленочных солнечных минимодулей размером 100x100мм
4.5 Исследование деградации двухкаскадных тонкопленочных солнечных минимодулей
4.6 Исследование двухкаскадных тонкопленочных солнечных модулей большой площади, полученных при различных режимах осаждения нелегированного слоя микрокристаллического кремния
Выводы по четвертой главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Рекомендованный список диссертаций по специальности «Технология и оборудование для производства полупроводников, материалов и приборов электронной техники», 05.27.06 шифр ВАК
Разработка двухкаскадного тонкопленочного фотопреобразователя с улучшенными характеристиками с применением слоев SiOx:H с нанокристаллическими включениями кремния2016 год, кандидат наук Кукин Алексей Валерьевич
Солнечные элементы на основе аморфного гидрогенизированного кремния, полученные в низкочастотном тлеющем разряде2001 год, кандидат технических наук Черномордик, Владимир Дмитриевич
Механизмы переноса носителей заряда в солнечных батареях на основе a-Si:H и его сплавов И c-Si2004 год, кандидат технических наук Сизов, Алексей Владимирович
Синтез кремнийсодержащих структур методом газоструйного химического осаждения с активацией электронно-пучковой плазмой2015 год, кандидат наук Замчий, Александр Олегович
Фотоприемные структуры на основе аморфного гидрогенизированного кремния2000 год, кандидат технических наук Богданов, Александр Александрович
Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Технология тонкопленочных солнечных модулей большой площади на основе аморфного и микрокристаллического кремния»
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследований. На сегодняшний день фотоэлектрическое преобразование солнечной энергии является одним из самых перспективных направлений возобновляемой энергетики в мире. В Российской Федерации планируется до 2020 года ввести в строй солнечные электростанции суммарной мощностью 1,5 ГВт. Уже сегодня в эксплуатацию запущен завод по производству тонкопленочных солнечных модулей (ТСМ) большой площади мощностью 90 МВт/год в г. Новочебоксарске. Однако для того, чтобы оставаться конкурентоспособным на рынке фотовольтаики, необходимо постоянное совершенствование характеристик фотопреобразующих устройств, как тонкопленочных солнечных элементов (ТСЭ), так и модулей на их основе.
Тонкопленочные солнечные элементы на основе пленок аморфного и микрокристаллического гидрогенизированного кремния, в отличие от классических кремниевых солнечных элементов, обладают значительными преимуществами, обусловленными использованием низкотемпературных процессов, большой площадью ТСМ и малым расходом материала. Однако у ТСМ существуют и недостатки, в первую очередь связанные с относительно низкой эффективностью и наличием деградации параметров фотоэлектрических преобразователей (ФЭП) в процессе эксплуатации.
Целью работы является повышение эффективности и стабильности тонкопленочных солнечных модулей большой площади за счет совершенствования технологии плазмохимического осаждения тонких нелегированных пленок аморфного и микрокристаллического гидрогенизированного кремния и исследование свойств пленок и ФЭП на их основе. Для достижения цели работы требуется решить основные задачи:
1. Разработка технологии формирования пленок нелегированного аморфного гидрогенизированного кремния с нанокристаллическими включениями (¡-рт-ЗпН) и исследование их состава, структуры и фотоэлектрических свойств.
2. Разработка технологии получения качественных и однородных по свойствам тонких нелегированных пленок микрокристаллического кремния (i-pc-Si:H) на подложках большой площади и комплексное исследование их свойств.
3. Формирование однокаскадных ТСЭ и двухкаскадных ТСМ разной площади и исследование влияния технологических режимов на их характеристики.
Объект исследований. Тонкие нелегированные пленки аморфного, полиморфного и микрокристаллического гидрогенизированного кремния и ТСЭ, а также ТСМ разной площади на их основе.
Методы изготовления и исследования. Все образцы пленок a-Si:H и рс-Si:H были получены на установке плазмохимического осаждения из газовой фазы KAI 1-1200 (KAI), установленной в ООО «НТЦ тонкопленочных технологий в энергетике при ФТИ им. А.Ф. Иоффе» (ООО «НТЦ ТПТ»). Для исследования полученных пленок использовались следующие методы: спектральная эллипсометрия, ИК-Фурье спектроскопия, ИК-Фурье спектроскопия фототока и спектроскопия комбинационного рассеяния. Исследования пленок методом электронной микроскопии были проведены в ФТИ им. А.Ф. Иоффе. Фотоэлектрические измерения пленок i-a-Si:H и i-pm-Si:H проводились на кафедре квантовой электроники и оптико-электронных приборов СПбГЭТУ «ЛЭТИ».
С использованием пленок i-a-Si:H и i-pc-Si:H изготавливались однокаскадные ТСЭ и двухкаскадные ТСМ разного размера. Изготовление ТСЭ и ТСМ, а также их характеризация, производились в ООО «НТЦ ТПТ». Определение параметров ФЭП осуществлялось по результатам исследования вольт-амперных характеристик (В АХ) и спектральных зависимостей квантовой эффективности. Для анализа стабильности ФЭП образцы подвергались испытаниям на деградацию при освещении AMI .5 в течение 1000 часов и температуре 60 °С.
Научная новизна работы состоит в том, что:
1. Впервые были получены пленки аморфного гидрогенизированного кремния с нанокристаллическими включениями, которые характеризуются повышенной концентрацией водорода и наличием неоднородного распределения нанокристаллических включений по толщине, концентрация которых уменьшается от подложки к свободной поверхности;
2. Все научные положения, сформулированные в работе, отличаются научной новизной;
3. Оригинальность решений и их новизна подтверждены наличием патента РФ на полезную модель №127516 «Тонкопленочный солнечный элемент» (опубл.: 27.04.2013. Бюл. № 12), а также заявкой №2013116584 от 12.04.2013 на патент РФ «Тонкопленочный солнечный элемент», которая, пройдя первичную экспертизу, в настоящее время проходит экспертизу по существу.
Достоверность полученных результатов обоснована сравнительным анализом экспериментальных данных, полученных с помощью широкого спектра современных методик исследования, контролем условий эксперимента, взаимосвязью и логической последовательностью полученных экспериментальных результатов, обоснованностью их интерпретации, а также использованием современных литературных источников.
Практическая значимость полученных в работе результатов заключается в следующем:
1. Разработана технология получения нелегированных пленок аморфного гидрогенизированного кремния, содержащих нанокристаллические включения, обладающих повышенной фоточувствительностью и стабильностью.
2. Продемонстрирована возможность получения нелегированных пленок аморфного гидрогенизированного кремния с нанокристаллическими включениями, с различной оптической шириной запрещенной зоны.
3. Экспериментально установлено, что использование буферного слоя между р- и ¡-слоями позволяет создавать однокаскадные ТСЭ, обладающие повышенной
эффективностью, на основе нелегированных пленок аморфного гидрогенизированного кремния (¡-а-БиН).
4. С использованием полученных пленок ьрс-8пН созданы двухкаскадные фотоэлектрические модули разной площади, обладающие повышенной эффективностью и стабильностью.
5. Впервые в России получены двухкаскадные ТСМ на основе аморфного и микрокристаллического кремния большой площади 1,43 м2 с начальной эффективностью 10,6%.
6. Результаты диссертационной работы внедрены в ООО «НТЦ ТПТ», а также в учебный процесс в СПБГЭТУ, где используются в лекциях и при проведении лабораторных работ по дисциплине «Технологические основы формирования тонкопленочных солнечных модулей», что подтверждено соответствующими актами.
Научные положения, выносимые на защиту:
1. Управление долей нанокристаллических включений в пленках а-8кН достигается за счет формирования подслоя кремния толщиной 2-3 нм в условиях высокого разбавления силана водородом (например, при 220 кратном отношении потока водорода к потоку силана), а также изменением давления в ростовой камере.
2. Появление максимумов в спектрах фотопроводимости нелегированных пленок а-Бг.Н, полученных при высокой степени разбавления силана водородом и содержащих нанокристаллические включения, обусловлено неоднородным распределением водорода по объему пленок а-8пН, а также наличием высокой концентрации нанокристаллической фазы вблизи границы с подложкой.
3. Формирование нелегированного слоя рс-81:Н второго каскада двухкаскадного фотоэлектрического преобразователя с долей микрокристаллической фазы равной 53%, обеспечивает увеличение значений напряжения холостого хода и фактора заполнения, а также улучшение их однородности по площади подложки, что приводит к повышению эффективности преобразования солнечного модуля большой площади на 0,5%.
4. Уменьшение доли кристаллической фазы в пленке ьцс-81 способствует повышению степени пассивации границ микрокристаллитов аморфной фазой кремния и снижению плотности дефектов, что приводит к уменьшению деградации двухкаскадных тонкопленочных солнечных минимодулей.
Реализация результатов работы. Результаты диссертационной работы внедрены в ООО «НТЦ ТПТ», а также использованы в учебном процессе при проведении лабораторных работ по дисциплине «Технологические основы формирования тонкопленочных солнечных модулей большой площади», что подтверждено актами о практическом использовании.
Апробация результатов работы. Основные результаты докладывались и обсуждались на следующих конференциях, симпозиумах и школах: Всероссийской научной молодежной школе «Физика и технология микро- и наносистем» (Санкт-Петербург, 24-25 ноября 2011 г.), V Всероссийской школе-семинаре студентов, аспирантов и молодых ученых по направлению «Диагностика наноматериалов и наноструктур» (Рязань, 2012 г.), Международных научных конференциях «Аморфные и микрокристаллические полупроводники» (Санкт-Петербург, 2-5 июля 2012 года и 7-10 июля 2014 г.), 8-й Всероссийской научно-технической конференции «Информационные технологии в электротехнике и энергетике» (7-9 июня 2012 года, Чебоксары), XIII Санкт-Петербургской международной конференции «Региональная информатика» (Санкт-Петербург, 24-26 октября 2012 г.), X Всероссийской научно-технической конференции «Динамика нелинейных дискретных электротехнических и электронных систем» (Чебоксары, 19-20 июля 2013 г.), Российской конференции «Физико-химические проблемы возобновляемой энергетики» (Санкт-Петербург, 11-14 ноября 2013 г.), X Международной конференции «Физико-химические проблемы возобновляемой энергетики» (Черноголовка, 30 июня - 2 июля 2014 г.), Международной конференции «Возобновляемая энергетика. Прикладные аспекты разработки и практического использования» (Черноголовка, 30 июня - 2 июля 2014 г.), Международной
конференции «Возобновляемая энергетика. Прикладные аспекты разработки и практического использования» (Черноголовка, 30 июня - 2 июля 2014 г); I и II Всероссийских научных конференциях «Наноструктурированные материалы и преобразовательные устройства для солнечных элементов 3-го поколения» (Чебоксары, 2013 и 2014 гг.); ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава СПбГЭТУ «ЛЭТИ» (2012-2014 гг.).
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 21 печатной работе, из них 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК, патент и 17 работ в трудах, сборниках, а также в других изданиях международных, всероссийских и региональных конференций.
Личный вклад автора заключается в постановке задачи, поиске оптимальных режимов формирования образцов тонких пленок кремния, исследовании их свойств с использованием современных диагностических методов (ИК-Фурье спектроскопии и эллипсометрии, оптической спектроскопии и др.), а также формировании на их основе ФЭП разного размера. Автор активно участвовал в обсуждении и анализе полученных результатов, а также в написании статей и тезисов докладов, подготовке заявок на патенты.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы, содержащего 142 наименования. Работа изложена на 149 страницах машинописного текста, включая 58 рисунков и 21 таблицу.
ГЛАВА 1. ТОНКОПЛЕНОЧНАЯ СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГЕТИКА
В конце XIX века после начала промышленной революции ученые, инженеры и изобретатели стали задумываться об альтернативах угольному топливу и биомассе, вклад которых к началу XX века составлял почти 100% от мирового потребления энергоресурсов. Освоение технологии нефти и газодобычи в XX веке стало приводить к постепенному снижению вкладов твердого топлива в мировой энергетический баланс, и к началу 70-х годов прошлого века нефть стала основным энергоресурсом с вкладом в энергетический баланс 47% [1]. Растущая вера в то, что нефть и уголь были ограниченными ресурсами, которые рано или поздно могли закончиться и тем самым привести к глобальному мировому кризису, принуждала многие страны задуматься о развитии альтернативных источников энергии. В итоге энергетический кризис 70-х годов дал толчок к пересмотру энергетических стратегий многих стран. Стало ясно, что нефть не может быть надежной долговременной основой развития мировой энергетики и необходимо диверсифицировать используемые первичные источники энергии. Начавшееся бурное развитие атомной энергетики в мире резко замедлилось в связи с Чернобыльской катастрофой в 1986 году. Отметим, что трагедии, похожие на эту, случаются и по сей день. В 2011 году произошел взрыв атомного реактора на АЭС Фукусима-1 в Японии. Все это накладывает тень на будущее атомной энергетики.
Наряду с энергетическими проблемами, в мире стала нарастать озабоченность уровнем воздействия человека на окружающую среду. В 1992 году на рамочной конференции ООН об изменениях климата (РКИК) было признано существование проблемы изменения климата, являющейся в значительной мере результатом антропогенной деятельности человека. Во многих странах начались активные исследования и разработки по поиску новых, более экологически безопасных источников энергии, которые минимально влияют на количество выбросов СО2. К таким источникам относятся возобновляемые источники энергии (ВИЭ), в частности, солнечная энергетика.
и
История современной солнечной энергетики уходит к середине XIX века. Годом заложения физических основ фотовольтаики можно считать открытие А.Е. Беккерелем фотовольтаического эффекта в 1839 году. Лишь в 1954 году Д. Чаплин и другие объявили о создании первой пригодной к использованию фотопреобразовательной ячейки на основе пластин кристаллического кремния с эффективностью преобразования равной 6% [2].
На сегодняшний день фотоэлектрическое преобразование солнечной энергии является одним из наиболее перспективных направлений возобновляемой энергетики. В большинстве развитых стран приняты законы по государственной поддержке возобновляемой энергетики, способствующие значительному увеличению мощностей солнечных парков. Такие страны, как Германия, Япония, США стали лидерами по количеству различных видов инсталляций от частного использования на крышах домов, до больших солнечных парков, достигших мощности в 100 МВт [3]. В 2012 г. в мире было установлено солнечных парков суммарной мощностью более 31 ГВт при общей мощности установленных к 2013 году более 102 ГВт и ожидаемой к 2020 году - 400-500 ГВт [4].
Существует три основных направления развития фотоэлектрических преобразователей (ФЭП): кремниевое, концентраторное и тонкопленочное. Во многом из-за уже имеющейся хорошо отработанной технологии получения высококачественных слитков кремния, используемых для микроэлектронной промышленности, лидирующую позицию на рынке фотоэлектрических преобразователей заняла технология, основанная на использовании подложек из моно- или поликристаллического кремния с большим размером зерен. Кристаллический кремний является непрямозонным полупроводниковым материалом с шириной запрещенной зоны 1,1 эВ и обладает низким коэффициентом оптического поглощения (~ 100 спГ1 при E>Eg). В связи с этим для полного поглощения солнечного света необходимо использовать подложки толщиной более 100 мкм. За годы совершенствования структуры ФЭП на основе кристаллического кремния прошла путь от простого р-n перехода к гораздо более совершенным устройствам с пассивацией поверхности кристаллического кремния
аморфным кремнием для уменьшения поверхностной рекомбинации, с использованием текстурированной поверхности кремниевой подложки для увеличения эффективного оптического пути света и с нанесенными различными антиотражающими покрытиями и т.д. На сегодняшний день эффективность солнечных батарей на основе монокристаллического и поликристаллического кремния достигла 25% [5] и 20,4% [6], соответственно. Объемы установленных энергетических мощностей на основе данных ФЭП превышают 90%. Недостатком кремниевых ФЭП по-прежнему является относительно высокая цена и температурный коэффициент.
Лидерами по эффективности преобразования солнечной энергии в мире являются ФЭП на основе гетеропереходов с концентрированием солнечного излучения. Такие структуры имеют эффективность более 37% [4]. Концентрирование солнечного излучения подразумевает систему слежения за положением солнца, что делает такие системы более дорогими.
Несмотря на доминирующую роль технологии кристаллического и поликристаллического кремния на рынке фотовольтаики и рекордно высокую эффективность фотопреобразователей концентраторного типа, в последнее десятилетие все большее распространение получают технологии производства солнечных элементов на основе тонких пленок различных полупроводниковых материалов [7]. К наиболее развитым технологиям изготовления полупроводниковых тонкопленочных ФЭП на сегодняшний день можно отнести: ФЭП на основе аморфного гидрогенизированного кремния (a-Si) [8-10] и его производные (двухкаскадные и трехкаскадные ФЭП на основе аморфного и микрокристаллического кремния [И], а также на основе сплавов аморфного и микрокристаллического кремния a-SiGe, цс-SiGe, a-SiOx и др. [12]), телурида кадмия (CdTe) [13], диселенида меди и индия (CIGS - copper indium gallium (di) selenide) [14], а также многопереходных солнечных элементов на основе соединений 3-ей и 5-ой группы (А3В5) - GaAs, GalnP, GalnAs и т.д. [15]. В последнее время распространение получает технология производства
тонкопленочных фотопреобразовательных элементов на основе кестерита
Си2гп8п84 (СгТ8) [16].
Бурное развитие технологии ФЭП на основе тонких пленок связано с меньшим расходом дорогостоящих полупроводниковых материалов при их изготовлении и меньшими энергозатратами, так как используются в основном низкотемпературные процессы, а также возможностью использования подложек большой площади из разного материала, в том числе гибких металлических или пластиковых.
1.1 Кремниевые тонкопленочные фотоэлектрические преобразователи
В зависимости от особенности использования ФЭП, изготавливается либо рч-п, либо п-ьр структура. Обе структуры представлены на рисунке 1.1. Структура, нанесенная на прозрачную подложку обычно имеет р-1-п конфигурацию. Слои осаждаются в обратной последовательности от верхних (фронтальных) к нижним (тыльным). Осаждение начинается с прозрачного проводящего слоя (обычно используется прозрачный проводящий оксид - ППО), затем осаждается р-ьп структура, задний контакт и фотоотражающий слой. При такой конфигурации важно, чтобы слой ППО был химически стабильным в ходе осаждения фотоэлектрического элемента. В случае пч-р структуры, солнечные батареи изготавливаются начиная с тыльного слоя, как правило, это задний отражатель, и заканчивая фронтальным слоем ППО. Свет в пч-р структуру заводится с тыльной стороны, поэтому подложка может быть непрозрачной, например из нержавеющей стали [17].
Далее в работе будет рассматриваться только ФЭП на основе рч-п последовательности нанесения. Рч-п переход ФЭП имеет как минимум три слоя: р-, Ь-, п-слои. Данные слои очень тонкие и имеют типичные толщины: для р-слоя 10-20 нм; для ¡-слоя - 100-500 нм; для п-слоя - 10-30 нм. В рч-п структуре образуется встроенное поле, которое обычно больше, чем 104 В/см. Солнечный свет в виде фотонов с различными энергиями проходит через более широкозонный р-легированный слой и поглощается в нелегированном ьслое. Сгенерированные
электрон-дырочные пары растаскиваются встроенным полем: электроны - к р-слою, а дырки - к п- слою, тем самым образуя ток в короткозамкнутой цепи.
Однопереходные ФЭП бывают на основе аморфного или микрокристаллического кремния. Двухкаскадные ФЭП могут быть на основе двух переходов аморфного кремния, аморфного и микрокристаллического кремния, аморфного кремния и 81Се сплава.
glass
цс-»:н
а б
Рисунок 1.1- ФЭП на основе одного p-i-n (а) и двух p-i-n переходов (б) [18|
На рисунке 1.2 представлены экспериментальные результаты для вырабатываемой мощности и напряжения холостого хода UKX для серии тонкопленочных солнечных элементов (ТСМ) на основе a-Si:II с различной толщиной i-слоя. Из данного рисунка видно, что UKX почти не зависит от толщины i-слоя и имеет максимум мощности при достаточно тонком i-слое, равном 200-300 нм. Из-за низкой подвижности носителей заряда в a-Si:H, увеличение толщины больше данного значения ведет к снижению фактора заполнения (FF), а, следовательно, и вырабатываемой мощности. В теоретической работе [19] было показано, что: Í74X не зависит от толщины i-слоя; £УХЧ увеличивается с увеличением ширины запрещенной зоны; Í7X4 уменьшается с увеличением температуры осаждения.
см
Е
о §
Е й.
о о.
10 8 6 4
2 4 о
□ □
-О .... ---о
/о
/Ч ' Д. У ■ * Уос ....
Уос ('5)
/ АМ 1-5 -о- р
.....-Р(!в)
т
0 200 400 600 Науег Ипюкпезв (пт)
800
1.0 £
^
0.8 ^ ф
СП
к 0.6 2 §
0 4 -
о
0.2 $ с <5
0-0 §
Рисунок 1.2 - Зависимость мощности (кружки) и напряжения холостого хода (квадраты) от толщины ¡-слоя аморфного кремния в составе СЭ [18|
Существует два основных механизма потерь в ФЭП: невозможность поглощения фотонов с энергией меньше ширины запрещенной зоны и потери на термализацию «горячих» носителей заряда. Поэтому для увеличения эффективности преобразования ФЭП используют несколько р-ьп переходов, соединенных последовательно, и из материалов, имеющих различную оптическую ширину запрещенной зоны. Очевидное преимущество такого подхода заключается в том, что разделение солнечного спектра и его преобразование происходит с меньшими потерями [20]. Как правило, значение коэффициента поглощения материалов растете увеличением энергии фотона, поэтому нелегированный ¡-слой первого перехода двухпереходного ФЭП играет роль низкочастотного оптического фильтра. Еще одно преимущество в том, что во многопереходных ФЭП значение тока меньше, чем в однопереходном солнечном элементе, при этом полное С/хх является суммой для каждого перехода. В результате из-за низкой плотности тока резистивные потери снижаются, но появляется потребность в согласовании всех переходов ФЭП по току, так как минимальный ток одного из переходов будет ограничивать общий ток. Отсюда появляется проблема чувствительности многопереходного ФЭП к изменению спектра солнечного излучения, вызванная погодными условиями и положением солнца относительно горизонта.
Еще одной отличительной особенностью многопереходных ФЭП является необходимость формирования туннельного перехода, соединяющего один каскад с другим. Туннельный переход n/р смещен в обратном направлении. Он должен генерировать минимальное обратное £УХХ, иметь минимальное сопротивление и оптическое поглощение [21].
В таблице 1.1 приведены рекордные на сегодняшний день значения эффективности ТСЭ площадью 1 см2. Из таблицы видно, что среди однокаскадных ТСЭ лидирует ТСЭ на основе микрокристаллического кремния с эффективностью 10,8% (A1ST). Среди однокаскадных ТСЭ на основе аморфного кремния лидирует ТСЭ со стабилизированной эффективностью, равной 10,1% (Oerlikon Solar). Деградация однокаскадной ТСЭ на основе аморфного кремния составляет 15,2% (U. Neuchatel). Рекордный двухкаскадный ТСЭ с эффективностью равной 12,4% на основе аморфного кремния и SiGe сплава был получен фирмой USO. Фирме Kaneka удалось получить рекордный двухкаскадный ТСЭ на основе аморфного и микрокристаллического кремния. Данный ТСЭ имеет стабилизированную эффективность равную 12% и уровень деградации 7,7%. Двухкаскадный ТСЭ фирмы Oerlikon Solar имеет меньшую деградацию равную 7%. Хочется отметить, что ФЭП USO являются рекордсменами среди многопереходных ТСЭ на основе SiGe сплавов. Рекордное значение эффективности трехпериодного ТСЭ (a-Si/a-SiGe/|ic-Si) составляет 13,3% [29].
Теперь перейдем от рассмотрения лабораторных образцов ТСЭ с небольшой площадью к тонкопленочным солнечным модулям (ТСМ).
Таблица 1.1 - Рекордные эффективности ТСЭ площадью 1 см2
Количество p-i-n переходов Материал Эффективность, % Деградация, % Производитель
Начал. Стаб.
Один переход a-Si - 10,1 Oerlikon Solar [22]
11,2 9,5 15,2 U. Neuchatel [23]
pc-Si - 10,8 AIST [24]
Два перехода a-Si/nc-Si 13,0 12,0 7,7 Kaneka [18]
12,8 11,9 7,0 Oerlikon [25]
a-Si/a-SiGe 14,4 12,4 13,9 USO [18]
11,6 10,6 8,6 Sanyo [26]
Три перехода a-Si/a-SiGe/a-SiGe 15,2 13,0 14,5 USO [27]
a-Si/pc-Si/pc-Si 14,1 13,2 6,4 USO [28]
a-Si/a-SiGe/pc-Si 14,3 13,3 7,0 USO [29]
В таблице 1.2 представлены рекордные эффективности ТСМ разной площади от различных производителей.
Таблица 1.2 - Рекордные эффективности тонкопленочных солнечных модулей
Структура Произво- Эфф. Эфф. <Ухх, /кз, А FF, Пло- Год Ссыл-
дитель ИСХ. % стаб., % В % щадь м2 ка
a-Si TEL Solar 10,5 8,7 141 1,4 71 1,43 2011 [30]
TEL Solar - 12,4 - - - 1,43 2014 [31]
TEL Solar 13,1 10,8 1,38 (на ячейку) 13,3 мА/см2 71,3 1,43 2011 [30]
a-Si/uc-Si Panasonic 12,0 10,7 1,4 2011 [32]
PVcomB 12,2 10,6 1,41 11,6 мА/см2 64,5 0,76 2013 [33]
Chint S. 11,5 10,35 - - - - 2012 [34]
ЛМАТ - >8,5 - - - - 2011 [35]
Однопереходный ТСМ площадью 1,43 м2 на основе аморфного кремния имеет стабилизированную эффективность равную 8,7% и уровень деградации -17%. На сегодняшний день лидером по эффективности преобразования среди промышленно выпускаемых двухпереходных ТСМ на основе аморфного и микрокристаллического кремния является фирма TEL Solar (бывшая Oerlikon Solar) с эффективностью ТСМ равной 12,4% (2014 г.) [31]. Уровень деградации для данных ТСМ составляет 17,5% (результаты 2011 г.) [30].
1.2 Технология изготовления двухкаскадных тонкопленочных солнечных модулей на основе аморфного и микрокристаллического кремния
размером 1100x1300 мм
Двухкаскадный тонкопленочный солнечный модуль большой площади на основе аморфного и микрокристаллического кремния состоит из двух последовательно соединенных p-i-n переходов. Первый p-i-n переход на основе аморфного, второй на основе микрокристаллического кремния. Протекание тока между данными p-i-n переходами обеспечивается рекомбинационным п-р переходом (туннельный диод), о котором упоминалось выше. Использование конфигурации p-i-n вместо классического р-n перехода обусловлено особенностями используемых фотоактивных материалов — аморфного и микрокристаллического кремния. Для этих материалов характерно наличие большого количества структурных дефектов, которые выступают в роли ловушек для электронов и дырок, наличие которых, в свою очередь, уменьшает длину диффузии носителей заряда. В отличие от классических кристаллических полупроводников с большими значениями длины диффузии, в которых перенос заряда в р-n структуре осуществляется диффузией носителей в области р-п перехода, малая диффузионная длина носителей заряда в аморфном кремнии приводит к невозможности использования данной схемы. Чтобы обойти это фундаментальное ограничение, используется p-i-n переход, в который между легированными слоями добавляется нелегированный i-слой. Именно в i-слое происходит полезное поглощение света и разделение зарядов, перенос заряда
Похожие диссертационные работы по специальности «Технология и оборудование для производства полупроводников, материалов и приборов электронной техники», 05.27.06 шифр ВАК
Разработка методов получения фоточувствительных полупроводниковых слоев на основе соединений A2B6 для тандемных солнечных элементов2013 год, кандидат наук Коновалов, Александр Владимирович
Наноструктурированные пленки на основе аморфного гидрогенизированного кремния для оптоэлектроники2007 год, кандидат технических наук Селюженок, Надежда Андреевна
Формирование и свойства полупроводниковых пленок и структур для приемников УФ излучения2002 год, кандидат физико-математических наук Гудовских, Александр Сергеевич
Состав, структура и оптические свойства пленок кремния, полученных методом струйного плазмохимического осаждения2016 год, кандидат наук Баранова, Лариса Васильевна
Структурная модификация плёнок кремния в процессе роста и легирования2001 год, доктор физико-математических наук Павлов, Дмитрий Алексеевич
Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Семенов, Александр Вячеславович, 2015 год
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Фортов В.Е., Попель О.С. Возобновляемые источники энергии в мире и в России // Материалы Первого Международного форума «Возобновляемая энергетика. Пути повышения энергетической и экономической эффективности REENFOR-2013». 22-23 октября 2013 г. / Москва.
2. "April 25, 1954: Bell Labs Demonstrates the First Practical Silicon Solar Cell". APS News (American Physical Society) 18 (4). April 2009.
3. Luque A., Hegedus S. Handbook of Photovoltaic Science and Engineering // Book. 2003. P. 1168.
4. Андреев B.M. Концентраторная солнечная фотоэнергетика // Материалы Первого Международного форума «Возобновляемая энергетика. Пути повышения энергетической и экономической эффективности REENFOR-2013». 2223 октября 2013 г. / Москва.
5. Zhao J. et al. 19.8% efficient "honeycomb" textured multicrystal line and 24.4% monocrystalline silicon solar cells // Appl. Phys. Lett. 1998. Vol. 73, № 14. P. 1991.
6. Schultz O., Glunz S.W., Willeke G.P. Short communication: accelerated publication: Multicrystalline silicon solar cells exceeding 20% efficiency // Prog. Photovoltaics Res. Appl. 2004. Vol. 12, № 7. P. 553-558.
7. Афанасьев В.П., Афанасьев П.В., Орехов Д.Л., Семенов А.В., Теруков Е.И. Вопросы экологии и современное состояние тонкопленочной солнечной энергетики в России. // XIII Санкт-Петербургская международная конференция «Региональная информатика (РИ-2012)». Санкт-Петербург, 24-26 октября 2012 г.: Материалы конференции. - СПб.: СПОИСУ, 2012. - С.312-313.
8. Jansen K.W., Varvar A., Groelinger J.F. The development of low-cost amorphous silicon module technology for high-growth PV markets // 2008 33rd IEEE Photovolt. Spec. Conf. 2008.
9. Fujioka Y. et al. Large-scale, high-efficiency thin-film silicon solar cells fabricated by short-pulsed plasma CVD method // Sol. Energy Mater. Sol. Cells. 2006. Vol. 90, № 18-19. P. 3416-3421.
10. Maurus H. et al. BIPV installations worldwide in ASI/sup /spl reg// technology // 3rd World Conf. onPhotovoltaic Energy Conversion, 2003. Proc. 2003. Vol. 3.
11. Klein S. et al. a-Si:H/pc-Si:H tandem cell development on 1.4 m2 substrate size in a vertical in-line reactor. № September 2007. P. 1791-1794.
12. Beaucarne G. Silicon Thin-Film Solar Cells // Adv. Optoelectron. 2007. Vol. 2007. P. 1-12.
13. Kranz L., Buecheler S., Tiwari A.N. Technological status of CdTe photovoltaics // Sol. Energy Mater. Sol. Cells. 2013. Vol. 119. P. 278-280.
14. Nishiwaki S. et al. A stacked chalcopyrite thin-film tandem solar cell with 1.2 V open-circuit voltage // Prog. Photovoltaics Res. Appl. 2003. Vol. 11, № 4. P. 243248.
15. Хвостиков В.П. et al. фотопреобразователей в системе со спектральным расщеплением солнечного излучения. Vol. 4. Р. 810-815.
16. Zou Y., Su X., Jiang J. Phase-controlled synthesis of Cu2ZnSnS4 nanocrystals: the role of reactivity between Zn and S. // J. Am. Chem. Soc. 2013. Vol. 135, №49. P. 18377-18384.
17. Biron R. et al. Optimization of the Asymmetric Intermediate Reflector Morphology for High Stabilized Efficiency Thin n-i-p Micromorph Solar Cells // IEEE J. Photovoltaics. 2013. Vol. 3, № 1. P. 41-45.
18. Handbook of Photovoltaic Science and Engineering, Second Edition Edited by Antonio Luque and Steven Hegedus © 2011 John Wiley & Sons, Ltd. ISBN: 978-0470-72169-8.
19. Schiff E.. Low-mobility solar cells: a device physics primer with application to amorphous silicon // Sol. Energy Mater. Sol. Cells. 2003. Vol. 78, № 1-4. P. 567-595.
20. The spectrum splitting multi-bandgap a-Si/a-SiGe tandem was proposed by Vik Dalai and Ed Fagen of the Institute of Energy Conversion: Dalai V, Fagen E, Proc
14th IEEE Photovoltaic Spec Conf (1980) 1066; and also patented by Dalai #4,387,265 (1983).
21. Thin-Film Silicon Solar Cells / ed. Shah A. EPFL press, 2010.
22. Steinhauser J. et al. High-efficiency amorphous silicon devices on lpcvd-zno tco prepared in industrial kaitm-m r&d reactor. № September 2009. P. 21-25.
23. Meier J. et al. Potential of amorphous and microcrystalline silicon solar cells // Thin Solid Films. 2004. Vol. 451-452. P. 518-524.
24. Green M.A. et al. Solar cell efficiency tables (version 43) // Prog. Photovoltaics Res. Appl. 2014. Vol. 22. P. 1-9.
25. Bailat J., Fesquet L., Orhan J.-B, Djeridane Y. et al. Recent developments of high-efficiency micromorph tandem solar cells in KAI-M PECVD reactors. № September 2010. P. 2720-2723.
26. Hishikawa Y. et al. Approaches for stable multi-junction a-Si solar cells // Sol. Energy Mater. Sol. Cells. 1996. Vol. 41-42. P. 441-452.
27. Yang J., Banerjee A., Guha S. An Amorphous Silicon Alloy Triple-Junction Solar Cell with 14.6% Initial and 13.0% Stable Efficiencies // MRS Proc. 1997. Vol. 467.
28. Yue G. et al. Material structure and metastability of hydrogenated nanocrystalline silicon solar cells // Appl. Phys. Lett. 2006. Vol. 88, № 26. P. 263507.
29. Yan B. et al. Over 15% Efficient Hydrogenated Amorphous Silicon Based Triple-Junction Solar Cells Incorporating Nanocrystalline Silicon // 2006 IEEE 4th World Conf. Photovolt. Energy Conf. IEEE, 2006. P. 1477-1480.
30. Kluth O. et al. The way to 11% stabilized module efficiency based on 1,4 m2 micrimorph tandem // 26th Eur. Photovolt. Sol. Energy Conf. Exhib. 2011. P. 2354-2357.
31. New Record-Breaking PV Module Efficiency has been achieved [Online].
32. Terakawa A. Review of thin-film silicon deposition techniques for high-efficiency solar cells developed at Panasonic/Sanyo // Sol. Energy Mater. Sol. Cells. Elsevier, 2013. Vol. 119. P. 204-208.
33. Stannowski B. et al. Achievements and challenges in thin film silicon module production//Sol. Energy Mater. Sol. Cells. Elsevier, 2013. Vol. 119. P. 196-203.
34. Niu X. et al. Progress in Research and Mass Production of Large-Scale Thin Film Si Solar Cells // IEEE Photovolt. Spec. Conf. 2011. № V. P. 1501-1506.
35. Klein S. et al. Large area thin film silicon modules with 10% efficiency for production//Phys. Status Solidi. 2011. Vol. 8, № 10. P. 2978-2981.
36. Feser C. et al. A simulation study towards a new concept for realization of thin film triple junction solar cells based on group IV elements // Prog. Photovoltaics Res. Appl. 2012. Vol. 20, № 1. P. 74-81.
37. Keppner H. et al. Microcrystalline silicon and micromorph tandem solar cells // Appl. Phys. A Mater. Sci. Process. 1999. Vol. 69, № 2. P. 169-177.
38. Ganguly G., Matsuda A. Defect formation during growth of hydrogenated amorphous silicon//Phys. Rev. B. 1993. Vol. 47. P. 3661-3670.
39. Street R.A., Winer K. Defect equilibria in undoped a-Si:H // Phys. Rev. B. 1989. Vol. 40. P. 6236-6249.
40. Street, R. A. Hydrogenated amorphous silicon. (Cambridge solid state science series).
41. Staebler D.L., Wronski C.R. Reversible conductivity changes in discharge-produced amorphous Si // Appl. Phys. Lett. 1977. Vol. 31. P. 292-294.
42. Shimizu T. Staebler-Wronski Effect in Hydrogenated Amorphous Silicon and Related Alloy Films // Jpn. J. Appl. Phys. 2004. Vol. 43, № 6A. P. 3257-3268.
43. Cardona M. Vibrational Spectra of Hydrogen in Silicon and Germanium // Phys. Status Solidi B. 1983. Vol. 118. P. 463.
44. Wagner H., Beyer W. Reinterpretation of the silicon-hydrogen stretch frequencies in amorphous silicon // Solid State Commun. 1983. Vol. 48, № 7. P. 585587.
45. Robertson J. Growth mechanism of hydrogenated amorphous silicon // J. Non. Cryst. Solids. 2000. Vol. 269. P. 79-83.
46. Matsuda A. Growth mechanism of microcrystalline silicon obtained from reactive plasmas // Thin Solid Films. 1999. Vol. 337. P. 1-6.
47. Myong S.Y.M.S.Y., Konagai M., Lim K.S.L.K.S. Fast and highly stabilized protocrystalline silicon multilayer solar cell // 3rd World Conf. onPhotovoltaic Energy Conversion, 2003. Proc. 2003. Vol. 2.
48. Moreno M. et al. Electrical and optical characterization of polymorphous silicon films deposited by plasma. MLA, Mexico, 26-29, 2010.
49. Афанасьев В. П., Гудовских А. С., Сазанов А. П. Осаждение и свойства пленок a-Si:H с нанокристаллическими включениями // Вакуумная техника и технология. 2002. Т. 12, № 1. С. 45-49.
50. Collins R.W., Ferlauto a. S. Advances in plasma-enhanced chemical vapor deposition of silicon films at low temperatures // Curr. Opin. Solid State Mater. Sci. 2002. Vol. 6, №5. P. 425-437.
51. Thompson S. et al. Experimental investigations into the formation of nanoparticles in a/nc-Si:H thin films // J. Appl. Phys. 2005. Vol. 97, № 3. P. 034310.
52. Fontcuberta i Morral A., Roca i Cabarrocas P., Clerc C. Structure and hydrogen content of polymorphous silicon thin films studied by spectroscopic ellipsometry and nuclear measurements // Phys. Rev. B. 2004. Vol. 69, № 12. P. 125307.
53. Viera G. et al. Atomic structure of the nanocrystalline Si particles appearing in nanostructured Si thin films produced in low-temperature radiofrequency plasmas // J. Appl. Phys. 2002. Vol. 92, № 8. P. 4684.
54. Nguyen-Tran Т., Roca i Cabarrocas P., Patriarche G. Study of radial growth rate and size control of silicon nanocrystals in square-wave-modulated silane plasmas // Appl. Phys. Lett. 2007. Vol. 91, № 11. P. 111501.
55. Fontcuberta i Morral a, Roca i Cabarrocas P. Shedding light on the growth of amorphous, polymorphous, protocrystalline and microcrystalline silicon thin films // Thin Solid Films. 2001. Vol. 383, № 1-2. P. 161-164.
56. Bertran E. et al. Effect of the Nanoparticles on the Structure and Crystallization of Amorphous Silicon Thin Films Produced by rf Glow Discharge // J. Mater. Res. 1998. Vol. 13. P. 2476-2479.
57. Lebib S., Poissant Y. Plasma production of nanocrystalline silicon particles and polymorphous silicon thin films for large-area electronic devices // Pure Appl. Chem. 2002. № July. P. 9-13.
58. Shah A., Meier J., Vallat-Sauvain E. Material and solar cell research in microcrystalline silicon // Sol. Cells. 2003. Vol. 78, № 1-4. p. 469-491.
59. Roca i Cabarrocas P. Experimental evidence for nanoparticle deposition in continuous argon-silane plasmas: Effects of silicon nanoparticles on film properties // J. Vac. Sei. Technol. A Vacuum, Surfaces, Film. 1996. Vol. 14, № 2. P. 655.
60. U. Kroll, D. Fischer, J. Meier, L. Sansonnens, A. Howling, A. Shah, Proc. Mater. Res. Soc. Symp. 557 (1999) 121.
61. L. Sansonnens, A.A. Howling, C. Hollenstein, Proc. Mater. Res. Soc. Symp. 507(1998) 541.
62. Hänni S. et al. High-efficiency microcrystalline silicon single-junction solar cells // Prog. Photovoltaics Res. Appl. 2013. Vol. 21, № May. P. 821-826.
63. Nicolay S. et al. Control of LPCVD ZnO growth modes for improved light trapping in thin film silicon solar cells // Sol. Energy Mater. Sol. Cells. Elsevier, 2011. Vol. 95, №3. P. 1031-1034.
64. Schwanitz K. et al. Anti-reflective microcrystalline silicon oxide p-layer for thin-film silicon solar cells on ZnO // Sol. Energy Mater. Sol. Cells. Elsevier, 2012. Vol. 105. P. 187-191.
65. Zhang C. et al. Development of p-type pc-SiOx:H for thin-film silicon solar cells on sputtered ZnO:Al // 28th Eur. Photovolt. Sol. Energy Conf. Exhib. 2013. P. 25542557.
66. Zheng X.X. et al. Effect of the n/p tunnel junction on the performance of a-Si:H/a-Si:H/pc-Si:H triple-junction solar cells // Sol. Energy Mater. Sol. Cells. 2012. Vol. 101. P. 15-21.
67. You D.J. et al. Recent progress of high ef fi ciency Si thin- fi lm solar cells in large area // Prog. Photovoltaics Res. Appl. 2014.
68. Yang J.K. et al. Influence of band gap grading and buffer layers on the performance of a-SiGe : H solar cells on flexible substrates // 22nd Int. Photovolt. Sei. Eng. Conf. 2012.
69. Hsu H.J. et al. Effect of bandgap grading on spectral response of aSiGe:H single junction thin-film solar cells by bandgap grading techniques // 26th Eur. Photovolt. Sol. Energy Conf. Exhib. 2011. P. 2525-2527.
70. Despeisse M. et al. Optimization of thin film silicon solar cells on highly textured substrates //Phys. Status Solidi. 2011. Vol. 208, № 8. P. 1863-1868.
71. Hwang S.-T. et al. Large area Si thin film solar module applying n-pc-SiOx:H intermediate layer with low refractive index // Sol. Energy Mater. Sol. Cells. Elsevier, 2013. Vol. 113. P. 79-84.
72. Smirnov V. et al. Microcrystalline silicon oxide (pc-SiOx:H) alloys: A versatile material for application in thin film silicon single and tandem junction solar cells //J. Non. Cryst. Solids. Elsevier B.V., 2012. Vol. 358, № 17. P. 1954-1957.
73. Chaudhary D. et al. The effect of process pressure in large scale thin film Si PV module production reactors // 26th Eur. Photovolt. Sol. Energy Conf. Exhib. 2011. P. 2574-2576.
74. Stuckelberger M. et al. Comparison of amorphous silicon absorber materials: Light-induced degradation and solar cell efficiency // J. Appl. Phys. 2013. Vol. 114, № 15. P. 154509.
75. Daudrix V. et al. No Title // 6th Eur. Photovolt, energy Conf. 2000. № table 1. P. 385-388.
76. Fecioru-Morariu M. et al. Correlations between single layer properties and light-induced degradation of thin film solar cells based on hyfrogenated amorphous silicon // 27th Eur. Photovolt. Sol. Energy Conf. Exhib. 2012. P. 2585-2589.
77. Yan B. et al. Hydrogen dilution profiling for hydrogenated microcrystalline silicon solar cells // Appl. Phys. Lett. 2004. Vol. 85, № 2004. P. 1955-1957.
78. Rohde M. et al. Plasma enhanced chemical vapor deposition process optimization for thin film silicon tandem junction solar cells // Thin Solid Films. Elsevier B.V., 2014. Vol. 558. P. 337-343.
79. Hanni S. et al. The role of interfaces in high-efficiency microcrystalline silicon thin-film solar cells // 28th Eur. Photovolt. Sol. Energy Conf. Exhib. 2013.
80. Python M. et al. Microcrystalline silicon solar cells: effect of substrate temperature on cracks and their role in post-oxidation // Prog. Photovoltaics Res. Appl.
2010. Vol. 18, № 7. P. 491-499.
81. Tsai C.-Y., Tsai C. Development of Amorphous/Microcrystalline Silicon Tandem Thin-Film Solar Modules with Low Output Voltage, High Energy Yield, Low Light-Induced Degradation, and High Damp-Heat Reliability // J. Nanomater. 2014. Vol. 2014. P. 1-10.
82. Klindworth M. et al. Layer properties in pecvd reactor for micromorph solar modules // 25th Eur. Photovolt. Sol. Energy Conf. Exhib. 2010. P. 3280-3282.
83. Zhao L. et al. Optimizing the deposition pressure and temperature of p-type a-Si:H window layer to fabricate efficient a-Si:H superstrate solar cell // 27th Eur. Photovolt. Sol. Energy Conf. Exhib. 2012. P. 2488-2491.
84. Waman V.S. et al. Hydrogenated Nanocrystalline Silicon Thin Films Prepared by Hot-Wire Method with Varied Process Pressure // J. Nanotechnol. 2011. Vol.
2011.P. 1-10.
85. Roschek T. et al. The PEPPER project: demonstration of high performance processes and equipment for thin film silicon photovoltaic modules produced with lower environmental impact and reduced cost and material use // 26th Eur. Photovolt. Sol. Energy Conf. Exhib. 2011. P. 2515-2518.
86. Dorier J.-L. Powder dynamics in very high frequency silane plasmas // J. Vac. Sci. Technol. A Vacuum, Surfaces, Film. 1992. Vol. 10, № 4. P. 1048.
87. Vetterl O. et al. Intrinsic microcrystalline silicon: A new material for photovoltaics // Sol. Energy Mater. Sol. Cells. 2000. Vol. 62. P. 97-108.
88. Vet B., Zeman M. Relation between the open-circuit voltage and the band gap of absorber and buffer layers in a-Si:H solar cells // Thin Solid Films. 2008. Vol. 516, № 20. P. 6873-6876.
89. Bugnon G. et al. Silicon oxide buffer layer at the p-i interface in amorphous and microcrystalline silicon solar cells // Sol. Energy Mater. Sol. Cells. Elsevier, 2014. Vol. 120. P. 143-150.
90. Stuckelberger M. et al. Thin-Film Silicon Triple-Junction Solar Cells on Highly Transparent Front Electrodes With Stabilized. 2014. Vol. 4, № 3. P. 757-762.
91. Meier J. et al. Amorphous solar cells, the micromorph concept and the role of VHF-GD deposition technique // Sol. Energy. 2004. Vol. 77. P. 983-993.
92. Veneri P.D. et al. VHF PECVD microcrystalline silicon: From material to solar cells // Thin Solid Films. 2004. Vol. 451-452. P. 269-273.
93. Liu Y., Rath J.K., Schropp R.E.I. Development of micromorph tandem solar cells on foil deposited by VHF-PECVD // Surf. Coatings Technol. 2007. Vol. 201. P. 9330-9333.
94. Семенов А.В. Система плазмо-химического осаждения (PECVD) тонких пленок аморфного и микрокристаллического кремния // Четырнадцатая научная молодежная школа "Физика и технология микро- и наносистем", 24-25 ноября 2011 г., Санкт-Петербург. Тезисы докладов. - СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2011.-С. 55.
95. Lucovsky G., Nemanich R.J., Knights J.C. Structural interpretation of the vibrational spectra of a-Si: H alloys // Phys. Rev. B. 1979. Vol. 19. P. 2064-2073.
96. Langford A. et al. Infrared absorption strength and hydrogen content of hydrogenated amorphous silicon. // Phys. Rev. B. Condens. Matter. 1992. Vol. 45, № 23. P. 13367-13377.
97. Shanks H., Fang C.J., Ley L. Infrared spectrum and structure of hydrogenated amorphous silicon // Status Solidi (B). 1980. Vol. 43.
98. Lebib S. Structure and hydrogen bonding in plasma deposited polymorphous silicon thin films. Vol. 27, № 2004. P. 17-27.
99. Brodsky M.H., Cardona M., Cuomo J.J. Infrared and Raman spectra of the silicon-hydrogen bonds in amorphous silicon prepared by glow discharge and sputtering //Phys. Rev. B. 1977. Vol. 16. P. 3556-3571.
100. Bustarret E., Hachicha M.A., Brunei M. Experimental determination of the nanocrystalline volume fraction in silicon thin films from Raman spectroscopy // Appl. Phys. Lett. 1988. Vol. 52. P. 1675-1677.
101. Vallat-Sauvain E. et al. Determination of Raman emission cross-section ratio in hydrogenated microcrystalline silicon // J. Non. Cryst. Solids. 2006. Vol. 352. P. 12001203.
102. Campbell I.H., Fauchet P.M. The effects of microcrystal size and shape on the one phonon Raman spectra of crystalline semiconductors // Solid State Commun. 1986. Vol. 58. P. 739-741.
103. Теруков Е.И., Абрамов A.C., Афанасьев В.П., Бадрелдин-Миргхани М.М., Мальчукова Е.В., Семенов А.В. Спектральные исследования пленок аморфного гидрогенизированного кремния разного состава // Вестник Рязанского государствен-ного радиотехнического университета, 2012, №4 (вып.42). Часть 2. С.52-55.
104. Афанасьев В.П., Иванов А.В., Малинин Г.В., Орехов Д.Л., Семенов А.В., Теруков Е.И. Диагностика тонких пленок аморфного гидрогенизированного кремния тонкопленочных солнечных модулей. // Динамика нелинейных дискретных электротехнических и электронных систем: материалы X Всероссийской научно-технической конференции. - Чебоксары: Изд-во Чуваш, унта, 2013. - С.258-261.
105. Афанасьев В.П., Левицкий B.C., Семенов А.В., Теруков Е.И. Особенности формирования методом ПХО тонких пленок гидрогенизированного кремния с нанокристаллическими включениями. // Вакуумная техника и технология.-2014.-Т. 23, № 1. -С.135-137.
106. Левицкий B.C., Семенов А.В., Орехов Д.Л., Теруков Е.И., Исследование фазового состава протокристаллического кремния методом рамановской спектроскопии. //Аморфные и микрокристаллические полупроводники: сборник трудов IX Международной конференции (Санкт-Петербург, 7-10 июля 2014 года) - СПб.: Изд-во Политехи, ун-та, 2014.- С.390.
107. Левицкий B.C., Семенов A.B., Теруков Е.И. Исследование структуры и фазового состава протокристаллического кремния методом рамановской спектроскопии. // Наноструктурированные материалы и преобразовательные устройства для солнечной энергетики 3-го поколения. Материалы II Всероссийской научной конференции (Чебоксары, 22-24 июля 2014 года)- С.80.
108. Теруков Е.И., Абрамов A.C., Давыдов В.Ю., Семенов A.B., Андроников Д.А., Мальчукова Е.В., Афанасьев В.П. Диагностика тонких наноразмерных пленок аморфного гидрогенизированного кремния разного состава // Труды V Всероссийской школы-семинара студентов, аспирантов и молодых ученых по направлению «Диагностика наноматериалов и наноструктур»: сборник. Рязань, РГРТУ, 2012. T.III. - С.154-158.
109. Афанасьев В.П., Афанасьев А.Ю., Коноплев Г.А., Орехов Д.Л., Семенов A.B., Терентьева В.Н., Теруков Е.И., Трошин C.B. Пленки аморфного гидрогенизированного кремния, полученные ПХО при высокой концентрации Н2 в газовой смеси с SÍH4. // Физико-химические проблемы возобновляемой энергетики: сборник трудов российской конференции. 11-14 ноября 2013 года. -СПб. :Изд-во Политехи, ун-та, 2013 - С.251-252.
110. Афанасьев В.П., Семенов A.B., Теруков Е.И. Получение тонких пленок гидрогенизированного кремния с нанокристаллическими включениями методом ПХО. // Материалы международной конференции «Возобновляемая энергетика. Прикладные аспекты разработки и практического использования» 30 июня - 2 июля 2014 г., г. Черноголовка. - М.: ОИВТ РАН, 2014. - С.28-31.
111. Афанасьев В. П., Бадрелдин - Миргхани M. М., Орехов Д. Л., Семенов А. В., Теруков Е. И. Технология и комплексное исследование тонких пленок полиморфного гидрогенизированного кремния. //Аморфные и микрокристаллические полупровод-ники: сборник трудов IX Международной конференции (Санкт- Петербург, 7-10 июля 2014 года) - СПб.: Изд-во Политехи, ун-та, 2014,- СЛ 07-109.
112. Афанасьев А.Ю., Семенов A.B., Терентьева В.Н. Получение и комплексные исследования тонких пленок полиморфного гидрогенизированного
кремния. // 67-я НТК профессорско-преподавательского состава университета: Сборник докладов студентов, аспирантов и молодых ученых. Санкт-Петербург. 27 января - 3 февраля 2014. - СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2014. - С.86-90.
113. Poruba A., Vanecek М., Rosa J., Feitknecht L., Wyrsch N., Meier J., Shah A., Repmann T. R.B. Fourier Transform Photocurrent Spectroscopy in Thin Film Silicon Solar Cells. 2001. P. 3-6.
114. Bailat J. et al. Influence of substrate on the microstructure of microcrystalline silicon layers and cells // J. Non. Cryst. Solids. 2002. Vol. 299-302. P. 1219-1223.
115. Kroll U. et al. Hydrogen in amorphous and microcrystalline silicon films prepared by hydrogen dilution // J. Appl. Phys. 1996. Vol. 80. P. 4971.
116. Левицкий B.C., Семенов A.B., Теруков Е.И. Рамановская спектроскопия аморфного и микрокристаллического кремния. // Наноструктурированные материалы и преобразовательные устройства для солнечных элементов 3-го поколения. Матери-алы I Всероссийской научной конференции (Чебоксары, 19-20 июля 2013 года)- С.58.
117. Vanecek М., Poruba a. Fourier-transform photocurrent spectroscopy of microcrystalline silicon for solar cells // Appl. Phys. Lett. 2002. Vol. 80, № 5. P. 719721.
118. Holovsky J. Fourier Transforms - New Analytical Approaches and FTIR Strategies // Tech Open. 2011. P. 257-282.
119. Exarhos G.J., Zhou X.-D. Discovery-based design of transparent conducting oxide films //Thin Solid Films. 2007. Vol. 515. P. 7025-7052.
120. Fortunato E. et al. Transparent Conducting Oxides for Photovoltaics // MRS Bull. 2007. Vol. 32. P. 242-247.
121. Klein A. et al. Transparent Conducting Oxides for Photovoltaics: Manipulation of Fermi Level, Work Function and Energy Band Alignment // Materials (Basel). 2010. Vol. 3. P. 4892-4914.
122. Ellmer K., Klein A., Rech B. Transparent conductive zinc oxide : basics and applications in thin film solar cells // Springer Ser. Mater. Sci. 2008. P. xiii, 443 p.
f 148
123JF Soederstroem T. et al. ZnO Transparent conductive oxide for thin film silicon scflar cells // Proc. SPIE San Fr. 2010. Vol. 7603-9. P. 3-12.
V'24. Kolodziejczak-Radzimska A., Jesionowski T. Zinc Oxide—From Synthesis to Application: A Review // Materials (Basel). 2014. Vol. 7. P. 2833-2881.
125. Favier A. et al. Boron-doped zinc oxide layers grown by metal-organic CVD for silicon heterojunction solar cells applications // Sol. Energy Mater. Sol. Cells. 2011. Vol. 95. P. 1057-1061.
126. Fay S. et al. Polycrystalline ZnO: B grown by LPCVD as TCO for thin film silicon solar cells//Thin Solid Films. 2010. Vol. 518. P. 2961-2966.
127. F.V. Kurdzesau, "Preparation of ZnO:B films with different optical haze and their influence on a:Si:H/pc-Si:H layers formation and light trapping in thin film silicon solar cells Oerlikon Solar Ltd.", Trübbach, Switzerland Problems of Physics, Mathematics.
128. J.Steinhauser L.F. Effect of rough zno layers in improving performances of microcrystalline silicon solar cells // Sol. Energy. 2005. P. 1-4.
129. Steinhauser J. Low Pressure Chemical Vapor Deposited Zinc Oxide For Silicon Thin Film Solar Cells Optical And Electrical Properties. 2008. P. 161.
130. Fay S. etal. Low pressure chemical vapour deposition ofZnO layers for thin-film solar cells: Temperature-induced morphological changes // Sol. Energy Mater. Sol. Cells. 2005. Vol. 86. P. 385-397.
131. J. Sritharathikhun, P. Krudtad, S. Songtrai, A. Moollakorn, A. Limmanee, K. Sriprapha "Effect of ZnO:B Growth Temperature Deposited by MOCVD Technique on Film Properties and Thin Film Silicon Solar Cells Performance", 25th European Photovoltaic Solar Ener.
132. Maejima K. et al. Influences of deposition temperature on characteristics of B-doped ZnO films deposited by metal-organic chemical vapor deposition // Thin Solid Films. 2013.
133. Vetter M. et al. Optimization of the solar cell structure for the industrial implementation in very large area a-Si:H PV modules. P. 2594-2597.
134. Аболмасов С.Н., Аблаев Г.М., Абрамов А.С., Андронников Д.А., Данилов В.Г., Емцев К.В., Кукин А. В., Орехов Д.Л., Семенов А.В., Терентьева В.Н., Теруков Е.И. Полупрозрачный тонкопленочный фотоэлектрический модуль на основе аморфного кремния для фасадных применений. // Физико-химические проблемы возобновляемой энергетики: сборник трудов российской конференции. 11-14 ноября 2013 года. - СПб. : Изд-во Политехи, ун-та, 2013 - С.245-246.
135. Патент РФ на полезную модель №127516 / Афанасьев В.П., Теруков Е.И., Семенов А.В., Афанасьев П.В. Тонкопленочный солнечный элемент. Опубл.: 27.04.2013. Бюл.№ 12.
136. Rohde М., Klein S., Severin D. Throughput optimized a-Si/uc-Si tandem solar cells on sputter-etched ZnO // 26th Eur. Photovolt. Sol. Energy Conf. Exhib. 2011. P. 2366-2370.
137. Matsui T. et al. Development of highly stable and efficient amorphous silicon based solar cells // 28th Eur. Photovolt. Sol. Energy Conf. Exhib. 2013. P. 22132217.
138. Parascandolo G. et al. High-rate deposition of microcrystalline silicon in a large-area PECVD reactor and integration in tandem solar cells // Prog. Photovoltaics Res. Appl. 2010. № March. P.
139. Lechner P. et al. Status of performance of silicon thin film solar cells and modules // 23rd Eur. Photovolt. Sol. Energy Conf. Exhib. 2008. P. 2023-2026.
140. Gabriel O. et al. Large area PECVD of a-Si:H/a-Si:H tandem solar cells // Phys. Status Solidi. 2011. Vol. 8, № 10. P. 2982-2985.
141. Bonnet-Eymard M. et al. Optimized short-circuit current mismatch in multi-junction solar cells // Sol. Energy Mater. Sol. Cells. Elsevier, 2013. Vol. 117. P. 120-125.
142. Семенов A.B., Афанасьев В.П. Исследование деградации двухкаскадных тонкопленочных модулей на основе аморфного и микрокристаллического кремния. // Известия СПбГЭТУ "ЛЭТИ". - 2015. - №5. - С. 16-18.
Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.