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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 专业学科区 » 物理 » 非晶硅太阳能电池的若干问题
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zpawl

铜虫 (小有名气)

[求助] 非晶硅太阳能电池的若干问题

有人知道为什么非晶硅太阳能电池要制备成pin型，而不是制备成晶态硅太阳能电池那样的pn型？有人说i层能有效地产生光生载流子，还是不太理解，能通俗、具体的解释下吗？
还有一个问题是有看到文章中说非晶硅电池中的i层一般是弱n型，为什么呢？
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1楼2012-02-27 23:07:37
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回帖支持 ( 显示支持度最高的前 50 名 )

求知者7838

银虫 (小有名气)

【答案】应助回帖

感谢参与，应助指数 +1
zpawl(金币+1): ★★★很有帮助 2012-02-28 16:31:24
晶体硅电池一般采用P型硅片扩散三氯氧磷直接形成PN结，因为晶体硅晶格结构排列整齐，光照在N型结上面产生光生载流子以后，载流子被晶体内部缺陷复合的很少，因此载流子的收集效率很高；
非晶硅薄膜电池本身晶格结构是长程无序，且内部缺陷态密度很大,如果按照晶体硅的制造工艺，由N型结受光产生光生载流子很快就被N型结和P型结的内部缺陷态所收集，载流子寿命会很小，根本无法最终被收集到电池的正负极。
因此，非晶硅薄膜电池需要做成PIN结，I层是本征态，内部缺陷少，产生光生载流子以后能在PN结内建电场的作用下很快被收集到正负极。
不知道我说清楚没有？
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2楼2012-02-28 08:45:35
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foxs2

木虫 (文坛精英)

【答案】应助回帖

感谢参与，应助指数 +1
P型或N型都是掺杂硅，参杂元素其实就是杂质离子，电子空穴很容易在杂质离子的位置复合，降低了发电效率。I型的就很少有杂质，电子和空穴不容易复合。我实验室为专门的镀膜实验室，可以进行磁控溅射、电子束蒸镀、LPCVD镀膜，包括各种半导体材料和金属材料。赵zyy44138172@126.com。
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10楼2012-03-03 17:42:44
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meixinyidian

铁杆木虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

感谢参与，应助指数 +1
P层和N层太薄了，i曾主要是光吸收曾啊

[ 发自手机版 http://muchong.com/3g ]
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4楼2012-02-29 08:01:19
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meixinyidian

铁杆木虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

引用回帖:
5楼: Originally posted by 求知者7838 at 2012-02-29 09:52:33:
还有一个问题上次忘了回答：为什么非晶硅的I层一般显弱N型？
   因为非晶硅的I层主要是由Si-H键组成，这个键非常容易被打断，打断之后会产生Si的悬挂键，这样就会多出一个自由电子，所以说会显弱N型。

弱n型是由于本征非晶硅的电子漂移迁移率远远大于空穴迁移率，而导致其电导率主要是电子输运，从而表现出弱n型的电导特性。

还有i层的主要作用有两个：1，作为光吸收层，因为pn层太薄，不足以吸收光源。
2，由于内建势的作用，使得i层充满了电场，这样有利于i层的光生载流子的分离，使电子流向n层，空穴流向p层，而且本征层也不利于载流子的复合。总之，是对载流子的收集作用很大。
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7楼2012-02-29 23:58:30
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meixinyidian

铁杆木虫 (正式写手)
引用回帖:
8楼: Originally posted by zpawl at 2012-03-01 12:02:53:
那为什么要把P层做成迎光面，而不是N层呢？

这是硅基薄膜太阳能电池中电子的迁移率要比空穴的迁移率打两个数量级，扩散长度也比空穴要大。而受光的一侧较薄，所以p层作为受光层可以更好的收集空穴，否则空穴很容易被复合掉。
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9楼2012-03-01 19:01:42
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bazhuayuyu

木虫 (著名写手)

【答案】应助回帖

我的理解比较浅显
非晶材料中的缺陷态密度大，载流子容易复合，非晶硅PN结电池中的光生载流子很快会被各种缺陷复合掉，无法像晶硅那样应用。因此，在其中引入一层本征层专门用来产生空穴-电子对，因为本征层也是非晶，为了减少载流子在本征层复合掉，采用的方法就是用H去饱和本征层中Si的悬空键，从而提高收集效率，这样非晶硅电池的基本结构就确定了。
基本结构确定以后，空穴电子对的产生和在内建电场下的分离问题就解决了，这时P层及N层的作用仅仅只是提供内建电场，因为他们也是非晶材料，为了进一步优化电池结构，减少光生载流子的复合，P、N层就做的很薄，又因为体系中空穴的μ比电子小很多，所以P更薄。
我认为大家说的都有道理，但是似乎很多人并没有从设计的角度去考虑真正的因果关系
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13楼2012-08-13 11:18:05
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普通回帖

zpawl

铜虫 (小有名气)
引用回帖:
楼: Originally posted by 求知者7838 at 2012-02-28 08:45:35:
晶体硅电池一般采用P型硅片扩散三氯氧磷直接形成PN结，因为晶体硅晶格结构排列整齐，光照在N型结上面产生光生载流子以后，载流子被晶体内部缺陷复合的很少，因此载流子的收集效率很高；
非晶硅薄膜电池本身晶格结 ...

您解释的很好，但我还是有一点不太明白，一般杂质能级不都是复合中心吗？晶体硅电池的p层中的杂质能级不也要很快把光生载流子复合掉了吗？
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3楼2012-02-28 16:28:56
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求知者7838

银虫 (小有名气)

【答案】应助回帖

zpawl(金币+1): ★★★很有帮助 2012-02-29 22:18:41
还有一个问题上次忘了回答：为什么非晶硅的I层一般显弱N型？
   因为非晶硅的I层主要是由Si-H键组成，这个键非常容易被打断，打断之后会产生Si的悬挂键，这样就会多出一个自由电子，所以说会显弱N型。
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5楼2012-02-29 09:52:33
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zpawl

铜虫 (小有名气)
leongoall: 取消置顶 2013-03-18 04:44:13
引用回帖:
楼: Originally posted by 求知者7838 at 2012-02-29 09:52:33:
还有一个问题上次忘了回答：为什么非晶硅的I层一般显弱N型？
   因为非晶硅的I层主要是由Si-H键组成，这个键非常容易被打断，打断之后会产生Si的悬挂键，这样就会多出一个自由电子，所以说会显弱N型。

有人说正是因为I层的弱N型，所以一般在透明衬底上的沉积顺序为PIN，不知这样解释是否可以呢？或许是因为电子和空穴的迁移率不同所决定的？
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6楼2012-02-29 22:17:10
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zpawl

铜虫 (小有名气)
引用回帖:
楼: Originally posted by meixinyidian at 2012-02-29 23:58:30:
弱n型是由于本征非晶硅的电子漂移迁移率远远大于空穴迁移率，而导致其电导率主要是电子输运，从而表现出弱n型的电导特性。

还有i层的主要作用有两个：1，作为光吸收层，因为pn层太薄，不足以吸收光源。
2，由 ...

那为什么要把P层做成迎光面，而不是N层呢？
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8楼2012-03-01 12:02:53
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