一维衍射光栅和一维光子晶体组成的硅薄膜太阳能电池背反射器_沈宏君

电 池 的 光 电 转 换 效 率 的 手 段 之 一 。 常 用 的 减 反 射 措 施
筮
ｌ） ａ 形成 示意 豳
图 ｌ 湿 法刻 蚀单 晶硅 金 字塔 结 构
Ｆｉ ｈ ｒ ｍ ｉ ｏ ｍ ａ ｉｎ ｍ ｅ ｈａ ｉｍ ｎｄ ＳＥＭ ｇ １ Ｔ ｅ ｐｙ ａ ｄ ｆ ｒ ｔｏ ｃ ｎｓ ａ ｏｆ
了近 年 来硅 衬 底 陷光 结构 的 研 究进 展 ， 分析 了陷光 结
硅衬 底制 备织 构能 将入 射 到硅表 面 的太 阳光 反射 率 降
低到 １ 左 右 ， 仍 有 较 大 提 升 空 间『 ， 且 湿 法 化 Ｏ 但 ６ 而 ］ 学刻 蚀 时 ， 响形 貌控 制 的因素 较多 ， 到形 貌 均匀 的 影 得
了进一 步提高 太 阳电 池 的光 电转 换 效 率 ， 大 利 亚 和 澳 美 国分别 提 出 了第 三代 太 阳能 电池 的 概 念 ， 通 过 研 即 究太 阳能 电池 的效率 极 限和 能 量 损失 机理 ， 把一 些 新 型 电池结 构引 入薄膜 太 阳能 电池 的结构 设 计 中 。第 三 代太 阳能 电池 主 要有 叠 层 太 阳能 电池 、 载 流子 太 阳 热 能 电池和 量子 点 太 阳 能 电 池等 。藉 此 ， 纳米 材 料 和 纳 米结 构 由于其独 特 的物理 特性 被 引入太 阳 能 电池 的研 究 ， 速 引起 了各 国科 研工 作者 的广 泛关 注［ 。 迅 １ ］ 减少 电池受 光面 上入 射 阳光 的反射 是 提高 太 阳能
ｗｅ — ｔ ｈ ｎｇ ｓｎｇ ｅ ｃ ｙｓ ａ ｌｎ ｉｉｏ ｔｅ ｃ ｉ ｉ ｌ — ｒ ｔ ｌｉ ｅ ｓｌｃ ｎ［］
在 宽波段 范 围 内降低硅 片 表面反 射 率是 提 高太 阳 能 电池 的有 效手 段 ， 刻 技 术 ／ 光 电子 束 刻蚀 ［ 、 应 ７ 叫 反 离子 刻蚀 Ｌ 】Ｒ Ｅ） １ （ Ｉ 和机 械刻槽 等技 术 通过 在 硅 片表 面 １ 制备 亚微米 级 浮栅 使之 成为 可能 。这 几种 方 法可 以在 宽波 段范 围 内 将 入 射 光 的 大 角 度 反 射 率 降低 到 １ Ｏ 以下 ， 在特 定 波段 甚 至 降 低 到 １ 以 下ｌ 。 由此 展 开 ９ ］ 的相关 模拟 研究 均 同实验 结果 吻合 较 好 。严格 的光 波 耦 合分 析＿ １ 表明， 在硅 片 表面 制备 特 定形 状 的周期 性 规则 亚微 米级 浮栅 不但 可 以增加 太 阳光 在硅 片 内 部

陶科 (K. Tao), 贾锐 (R. Jia), 李强 (L. Qiang), 侯彩霞 （C. Hou）姜帅 (J. Shuai), 孙昀 (Y. Sun)
Institute of Microelectronics, Chinese Academy of Sciences, Beijing, China
Implied Voc(mV)
TOPCon太阳电池的研究结果
背表面钝化研究
Effective carrier lifetime(µs)
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000
500
740
a-Si µc-Si
720
700
680
carrier lifetime
Implied Voc
TOPCon电池的载流子输运机制
良好的热稳定性 载流子选择性收集
电子
EC
EF
p++-Si
EV 空穴
SiOx n-c-Si
电子 EC EF
EV 空穴
n++-Si
n-c-Si
SiO
TOPCon电池的载流子输运机制
最新的研究对TOPCon电池的传输机制提出了新的看法： 除了doped-Si/c-Si界面的非局域带间遂穿，还发现了载流子的局域输运通道； 该通道的形成是因为氧化层在高温退火过程中减薄甚至出现局部漏洞。
tau(us)
implied Voc
348 660
35
30
25
hybrid
µc-Si
20
15
10
5
(a)
100
80
60
40
20
EQE of solar cells: hybrid µc-Si

现在国内进行PECVD镀膜研究较多，但是都以 PECVD 沉积a-SiNx: H为主，目前业界对a-SiNx的研 究颇多，工艺也比较成熟，但对于PECVD沉积SiOxNy 薄膜应用在太阳电池领域的研究相对而言较少。本文 研究了SiOxNy 薄膜优劣，为进一步研究高效电池具 有借鉴意义。
2 实验
实验时的抛光硅片选择 156 mm×156 mm，厚 度为 500 μm，电阻率为 1.5 Ω·cm。在沉积 PECVD 前，需要对抛光硅片进行清洗。采用混合
实验中采取测试 9 点的方法，然后取平均值。 测试示意图如图 2 所示。然后把各条件其他片子进 行丝网印刷后烧结，测试电池的电性能。实验中使 用美国 Nicolet 的 670FTIR 红外傅里叶分析仪测得 不同折射率下的红外吸收光谱图。用台湾 Ratitech 公司生产的积分反射仪测试多晶硅片的反射率。
图5中（a）、（b）、（c）分别为刻蚀之后没有 沉积薄膜之前整个硅片的少子寿命分布图，而（a ˊ）、（bˊ）、（cˊ）分别为氮氧化硅薄膜、双层
的钝化效果和最低的表面态，从而使发射极附近的表 面复合和节区复合更少，提高了短波段的量子效率。
氮化硅及单层氮化硅膜后烧结之后少子寿命分布
图。由图中可以看出，在沉积薄膜之前平均少子寿命 分别为3.745 μs、3.883 μs和3.993 μs，数值上看
研究薄膜沉积的最佳条件后，在多晶硅片上进行实 验，多晶硅片选择 156 mm×156 mm，厚度为 200μ
m，电阻率为 1.5 Ω·cm，根据所需折射率不同，
对其进行比例匹配。经过沉积薄膜后，然后取出几片
测试其膜厚及折射率，最后经过烧结炉后通过碘酒钝
化其背表面，测试其少子寿命。
图 2 测试 9 点的区域示意图 Fig. 2 The graph of 9 measure points

墙报列表-中国科学院物理研究所太阳能材料与器件研究组墙报列表Solution-ProcessedElectron Transport Layers for High 3 吕龙锋 Low-Temperature Efficient Planar Heterojunction Perovskite Solar Cells6 胡宏伟高效薄膜钙钛矿太阳能电池：钙钛矿薄膜的结晶与形貌控制7 董旭通过调控钙钛矿晶粒尺寸优化电池性能10 陈时友Electronic band structure and band alignment of ABX3 halide perovskites:chemical trends from first-principles calculation11 王春生气体辅助双源蒸发法制备钙钛矿太阳能电池材料12 杨少鹏不同成膜方式对钙钛矿层成膜质量及器件性能影响13 刘节华钙钛矿太阳能电池可打印化研究14 刘文强Air-stable perovskite solar cells based on oriented rutile TiO2 andCH3NH3PbI3 heterojunction15 毕海波Perovskite-sensitized solar cells with large photocurrents16 夏晓红氧化钛纳米阵列/钙钛矿CH3NH2PbI3复合太阳能电池的制备与性能18 杨化桂基于密度泛函理论的斜方型钙钛矿CH3NH3PbI3的结构和电子特性分析22 董祥基于多级阵列结构柔性钙钛矿太阳能电池的制备及性能研究sensitizedTiO2 Nanorod Array Solar Cell23 孙红霞 CH3NH3PbI3-xClx24 陶西云TiO2 Nanorods Filled with Nanoparticles PerovskiteSolar Cells25 张翔Enhanced photovoltaic performance of Perovskite solar cells Based onnanoparticles decorated TiO2 nanorod array28 姚志博Photovoltaic Characteristics and Charge Recombination in CH3NH3PbI3Perovskite-sensitized Solar Cells Employing Varying PbI2 Concentration31 徐飞钙钛矿太阳电池吸收层薄膜材料光致发光的研究32 吴仲伟Interface Engineering for Efficient Perovskite Solar Cell33 宋涛Device Performance Degrading of Perovskite Solar Cell34 袁忠诚Perovskite Solar Cells Based on Conventional Planner HeterojunctionStructure37 唐诗空穴输运层对钙钛矿太阳能电池性能的影响38 温晓茹基于碳材料的全固态钙钛矿太阳能电池的研究40 张囡阻挡层结构对全固态钙钛矿太阳能电池性能影响的研究41 顾卓韦溶胶凝胶法制备ZnO/钙钛矿平面异质结电池44 周春兰退火温度对CH3NH3PbI3-xClx钙钛矿太阳电池的影响研究45 周清退火对于有机-无机杂化钙钛矿薄膜材料纯度和器件表面的影响46 逄淑平新型FAPbI3钙钛矿太阳能电池的研究48 阳仁强High performance solution processed planar heterojunction perovskitesolar cells49 马昌期平面异质结型钙钛矿类太阳电池器件衰减负载依赖性研究50 董娟高性能钙钛矿平面异质结太阳能电池：改善薄膜结构与界面工程52 肖俊彦非三苯胺结构小分子空穴传输材料在钙钛矿电池中的应用53 杨月勇All-carbon flexible counter electrode for highly efficient hole-conductor-free organo-metal perovskite solar cells56 徐余颛一种通过调控金属-半导体界面提高钙钛矿型有机铅碘太阳能电池性能的简单方法57 卫会云原子层沉积AlOx对无空穴传输材料钙钛矿太阳能电池性能影响研究58 王豪毅钙钛矿太阳能电池光阳极致密层制备探究59 杨波SnS2作为一种新型低成本对电极材料在染料敏化太阳能电池中的应用60 翟锦光电转换纳米复合材料的制备及器件61 方明氧化铝包覆多孔二氧化锡光阳极的制备及在染料敏化太阳能电池中的应用65 武文俊 D-π-M-π-A铂炔配合物敏化太阳电池光伏性能研究66 朱孟花直接生长花状TiO2及其在染料敏化太阳能电池中的应用67 岳根田基于硫化钨修饰的多壁碳纳米管对电极的染料敏化电池研究68 姜奇伟一维Ni2P纳米线的制备及在染料敏化太阳能电池中的应用研究69 李胜军高效柔性SnO2MgO复合薄膜光阳极制备及光电性能研究70 苗小欢可控合成介孔锐钛矿TiO2微球及用于染料敏化太阳能电池的散射层71 陈涛Engineering Electrode Materials for Dye-Sensitized Solar Cells72 侯宇新型染料敏化太阳能电池对电极材料的设计及应用73 陈潇硫化亚锡的合成以及在染料敏化太阳能电池对电极中的应用74 杨双过氧化钛致密层在染料敏化电池光电阳极的应用76 刘喜哲低温蒸汽沉积制备用于染料敏化太阳电池的PEDOT/ATO复合对电极77 王艳香硬模版法制备多级结构的TiO2球及染料敏化电池的性能79 高皓电纺组装TiO2纳米颗粒增强染敏电池的光吸收和电子传输能力81 宋健染料敏化太阳能电池多孔MoN纳米棒对电极的扩散动力学改进研究82 诸跃进染料敏化太阳能电池核壳及花瓣结构散射层研究83 袁帅染料敏化太阳能电池电极微纳结构及其电荷传输/复合行为84 郭晓枝敏化太阳电池中光传输的理论模拟及应用85 王金敏含不同官能团的噻吩结构对吲哚啉染料光伏性能的影响的研究86 郭鹍鹏二硫富瓦烯作为电子给体用于构建高效染料敏化太阳能电池的研究87 罗强氮硫双掺杂的石墨烯氧化物用作染料敏化太阳能电池对电极88 张羿P123辅助介孔TiO2的合成及应用于染料敏化太阳能电池的研究91 杨冠军柔性电池柔性服役行为、效率奇异升高及电池结构优化设计92 云斯宁Pt-free HfO2-based hybrid Counter Electrode of Dye-Sensitized SolarCells with High Efficiency93 吴朝新金属微纳结构在染料敏化太阳能电池中的应用94 宋卫星高效柔性纤维状染料敏化太阳能电池95 林原金属离子掺杂二氧化钛纳晶电极性能97 赵宇龙染料敏化太阳能电池对电极Cu2ZnSnS4/MWCNT的制备及其性能研究98 邵洋Theoretical Insight into Organic Dyes Incorporating Triphenylamine-Based Donors and Binary π-Conjugated Bridges for Dye-Sensitized99 王弋利用瞬态光电压技术测试染料敏化太阳能电池中光阳极的电荷收集效率及“电流密度-电压”曲线的模拟包春雄染料敏化太阳电池中纳米结构金属硫化物薄膜对电极的研究101 周航茚加成C60衍生物对萘二噻吩苯并噻二唑有机聚合物电池开路电压的优化102 赵玲基于两种截然不同给体材料的三元电池的研究103 丁黎明Function of CH2 addends on 54π fullerene acceptors104 秦瑞平基于微纳结构背电极的有机异质结太阳能电池105 陈晓红两步磁控溅射法制备ZnO电子传输层以提高有机太阳能电池效率107 周印华基于聚合物界面修饰的有机太阳能电池：叠层电池及全塑料太阳能电池110 张有丹并五苯衍生物的单线态裂分及其在有机太阳能电池中的应用111 李超富勒烯二分体的超分子诱导效应及其在大面积柔性光伏器件中的应用112 唐彤柔性有机太阳能电池性能优化114 戴思敏苯并环戊烷-C60和苊-C60的单加成和双加成产物的合成及其光伏性能研究115 高潮二噻吩并苯与喹喔啉D-A共聚物的制备与光伏性能研究116 陈大正基于AZO/Ca阴极的“ITO-free”反转有机太阳能电池118 张书华大面积有机太阳电池的设计和制备119 雷鸣富勒烯胺和富勒烯铵类阴极界面修饰层材料的研究120 侯丽新刮涂法制备大面积柔性聚合物太阳能电池工艺研究121 霍明明二维共轭聚合物PF(S)DCN的激发态动力学125 姚聪利用添加剂提高有机太阳电池性能及稳定性126 邓建国受体材料对聚合物太阳能电池性能影响的研究128 田建军利用界面修饰和调控来构筑高性能量子点敏化太阳能电池129 陈卓 TiO2纳米结构可控制备及其在太阳能电池中的应用131 苗世顶基于绿色溶剂的II-V族量子点可控合成与电池构建133 陈冲用硫化银提高硫化镉敏化的二氧化钛光电极的能量转换效率136 申何萍Type-II Quantum-Dot-Sensitized Solar Cell Spanning the Visible and Near-Infrared Spectrum纳米颗粒制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用137 麦耀华TiO2@CuInS2138 唐群委基于透明对电极的双面染料、量子点敏化太阳电池研究139 罗建恒第二类核壳异质结量子点敏化太阳电池140 肖俊彦基于反蛋白石结构SnO2的量子点敏化太阳电池141 徐靖一种原位制备量子点敏化太阳能电池CuS对电极的方法145 李福民基于CdS/TNTs: P3HT: PCBM新型杂化体系太阳能电池的研究146 郝彦忠异质结界面修饰对有机-无机杂化太阳电池光电性能的增强作用148 傅伟飞聚己基噻吩/硒化镉量子点杂化太阳电池的界面修饰149 孙萍萍Structural and Electronic Properties of Organic Dye C258 on TiO2 (101)Surface Revealed by Theoretical Investigation in Periodic Viewpoint150 孙柱柱Theoretical Study on Regeneration Process of Triphenylamine-BasedOrganic Dyes in Dye-Sensitized Solar Cells151 臧志刚基于N掺杂的Cu2O薄膜性能特点及其异质结太阳能电池152 王育乔染料敏化太阳能电池中纳米结构光电功能材料的研究153 寇东星S2-配体交换对油相合成CZTSe纳米晶光电性能的影响154 郑祎初氯离子掺杂对钙钛矿材料CH3NH3PbI3结晶过程及其光电性能的影响155 张天声 InxGa1-xN新型合成方法的研究157 陈瑛 pH值对钙钛矿CH3NH3PbI3薄膜晶化成膜过程中的影响158 宋海胜水溶液法制备Cu2ZnSn(S,Se)4薄膜太阳能电池160 肖振宇Cu2CdxZn1-xSnS4合金能带工程在太阳能光电中的应用：实验和第一性原理研究161 王庆康微纳结构光场调控提高硅薄膜太阳电池效率162 刘洪基于有序氧化物基底的复合纳米结构的综合物理化学生长及调控163 范平太阳电池用Cu2ZnSnSe4薄膜的离子束溅射制备164 彭衍科蓝紫光波长范围内高透光率导电玻璃的应用与研究165 陈亮 CH3NH3[CuI2]材料的合成与表征166 朱佩用于柔性染料敏化太阳能电池的二维介孔二氧化钛粉体制备与研究167 罗宋平Fabrication of Reduced Graphene Oxide/ PEDOT–PSS Composite material as Transparent Conductive films 168 刘荣跃铜锌锡硫(硒)薄膜太阳能电池研究进展170 王时茂 TiO2种子层对单晶金红石相TiO2纳米棒阵列形貌和光伏性能的影响171 梁春军新型太阳能电池器件的模拟既分析173 高兴宇有机太阳能电池和钙钛矿太阳能电池制备中的同步辐射表征及其构效关系研究174 朱文峰高效稳定的染料敏化太阳能装饰灯研制175 秦亮Investigation of amplified spontaneous emission of CH3NH3PbI3 perovskite crystal layer176 唐孝生CuInZnS@Graphene纳米复合材料在锂电池中的应用177 黄素梅新型光电材料的制备及在薄膜太阳电池中的应用178 丁俊 BiCrO3结构和铁电极化第一性原理研究179 蒋佳佳硫化退火处理Cu2ZnSnS4 (CZTS)晶体浆料制备CZTS 薄膜及其对光催化降解亚甲基蓝的能力180 严清峰胶体晶体衍生微纳米结构提升电光/光电转换材料与器件性能研究181 李冰high performance monlolayer SnS2 field effect transistors182 郝会颖自然织构AZO薄膜的制备与表征183 李辉14.26% Efficiency of CdTe Solar Cells by Radio-frequency Magnetron Sputtering184 王钰威共聚物PAFDTBT取代基位置对主链排列和光生电荷动力学过程的影响185 吴会觉新型太阳能电池光谱响应(IPCE)测试系统。