非晶硅薄膜太陽(yáng)電池材料特性及PN結(jié).

1、一、單晶硅 非晶硅的區(qū)別？ （a）單晶硅 （b）非晶硅單晶硅與非晶硅的高倍率透射電鏡形貌 單晶硅與非晶硅透射電鏡譜比較非晶硅原子的排列，最近鄰r1的峰是存在的，且數(shù)值與單晶硅差異不大，說(shuō)明非晶硅存在著近程有序；次近鄰r2也存在一定的峰位，但已經(jīng)不尖銳，而是一個(gè)包，說(shuō)明次近鄰有序程度開(kāi)始變差，更遠(yuǎn)處的有序性則不再顯現(xiàn)。非晶硅缺陷有兩大類(lèi)：一類(lèi)是價(jià)鍵無(wú)序化導(dǎo)致的弱鍵；在受到光能量輻射，容易造成部分在受到光能量輻射，容易造成部分Si-Si共價(jià)鍵共價(jià)鍵弱鍵弱鍵的斷裂，使膜層產(chǎn)生更多缺陷；的斷裂，使膜層產(chǎn)生更多缺陷；非晶硅電池在強(qiáng)光下照射數(shù)百小時(shí)，電性能下非晶硅電池在強(qiáng)光下照射數(shù)百小時(shí)，電性能下降并逐漸

2、趨于穩(wěn)定，這就是觀(guān)測(cè)到的降并逐漸趨于穩(wěn)定，這就是觀(guān)測(cè)到的光致衰減效應(yīng)。效應(yīng)。另一類(lèi)是不與其他硅原子共價(jià)成鍵的硅原子，帶有未飽和電子的鍵，稱(chēng)為懸掛鍵。懸掛鍵多起懸掛鍵多起復(fù)合中心的作用，它們的存在將導(dǎo)的作用，它們的存在將導(dǎo)致高復(fù)合且使材料的光敏性下降。致高復(fù)合且使材料的光敏性下降。H鈍化小結(jié)：?jiǎn)尉Ч瑁╟rystal Si）是三維有序結(jié)構(gòu)；非晶硅(amorphous Si)是近程有序，遠(yuǎn)程無(wú)序結(jié)構(gòu)；非晶硅缺陷有兩大類(lèi)：一類(lèi)是價(jià)鍵無(wú)序化導(dǎo)致的弱鍵；光致衰減效應(yīng)效應(yīng)另一類(lèi)是不與其他硅原子共價(jià)成鍵的硅原子，帶有未飽和電子的鍵，稱(chēng)為懸掛鍵。高復(fù)合且使材料的光敏性下降高復(fù)合且使材料的光敏性下降二、非晶硅薄膜

3、電池的分類(lèi)？#討論學(xué)習(xí)：P型半導(dǎo)體 N型半導(dǎo)體 PN結(jié)的形成 本征材料PN結(jié)結(jié)+-建立內(nèi)電場(chǎng)P區(qū)區(qū)N區(qū)區(qū)【p p型半導(dǎo)體】型半導(dǎo)體】“p”“p”表示正電的意思。在這種半導(dǎo)體中，參與導(dǎo)表示正電的意思。在這種半導(dǎo)體中，參與導(dǎo)電的主要是帶正電的空穴，這些空穴來(lái)自于半導(dǎo)體中的電的主要是帶正電的空穴，這些空穴來(lái)自于半導(dǎo)體中的“受受主主”雜質(zhì)。雜質(zhì)。 所謂受主雜質(zhì)就是摻入雜質(zhì)能夠接受半導(dǎo)體中的價(jià)電子，產(chǎn)生同數(shù)量的空穴，從而改變了半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能。例如，半導(dǎo)體鍺和硅中的三價(jià)元素硼、銦、鎵等原子都是受主。11-P型半導(dǎo)體：q雜質(zhì)元素：硼，銦負(fù)離子負(fù)離子多數(shù)載流子多數(shù)載流子少數(shù)載流子少數(shù)載流子在本征Si和Ge中

4、摻入微量三價(jià)元素后形成的雜質(zhì)半導(dǎo)體。q多子：空穴q少子：自由電子【n n型半導(dǎo)體】型半導(dǎo)體】“n”“n”表示負(fù)電的意思，在這類(lèi)半導(dǎo)體中，表示負(fù)電的意思，在這類(lèi)半導(dǎo)體中，參與導(dǎo)電的主要是帶負(fù)電的電子參與導(dǎo)電的主要是帶負(fù)電的電子，這些電子來(lái)自半導(dǎo)體，這些電子來(lái)自半導(dǎo)體中的中的“施主施主”雜質(zhì)。雜質(zhì)。 所謂施主雜質(zhì)就是摻入雜質(zhì)能夠提供導(dǎo)電電子而改變半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能。13N型半導(dǎo)體：q雜質(zhì)元素：磷，砷正離子正離子+多數(shù)載流子多數(shù)載流子少數(shù)載流子少數(shù)載流子在本征Si和Ge中摻入微量五價(jià)元素后形成的雜質(zhì)半導(dǎo)體。q多子：自由電子q少子：空穴【p-n結(jié)】當(dāng)p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體這兩個(gè)區(qū)域共處一體時(shí)，這兩個(gè)區(qū)域

5、之間的交界層就是p-n結(jié)。當(dāng)具有當(dāng)具有p pn n結(jié)的半導(dǎo)體受到光照時(shí)，其中電子和空穴的數(shù)目增多，在結(jié)的局結(jié)的半導(dǎo)體受到光照時(shí)，其中電子和空穴的數(shù)目增多，在結(jié)的局部電場(chǎng)作用下，部電場(chǎng)作用下，p p區(qū)的電子移到區(qū)的電子移到n n區(qū)，區(qū)，n n區(qū)的空穴移到區(qū)的空穴移到p p區(qū)，這樣在結(jié)的兩端就區(qū)，這樣在結(jié)的兩端就有電荷積累，形成電勢(shì)差。這現(xiàn)象稱(chēng)為有電荷積累，形成電勢(shì)差。這現(xiàn)象稱(chēng)為p pn n結(jié)的光生伏特效應(yīng)。結(jié)的光生伏特效應(yīng)。 本征半導(dǎo)體的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)束縛電子+4+4+4+4+4+4+4+4+4在絕對(duì)溫度T=0K時(shí)，所有的價(jià)電子都被共價(jià)鍵緊緊束縛在共價(jià)鍵中，不會(huì)成為自由電子，因此本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力

6、很弱，接近絕緣體。本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體（Intrinsic Semiconductor)完全純凈的、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體晶體。16 這一現(xiàn)象稱(chēng)為本征激發(fā)，也稱(chēng)熱激發(fā)。 當(dāng)溫度升高或受到光的照射時(shí)，束縛電子能量增高，有的電子可以?huà)昝撛雍说氖`，而參與導(dǎo)電，成為自由電子。自由電子+4+4+4+4+4+4+4+4+4空穴 自由電子產(chǎn)生的同時(shí)，在其原來(lái)的共價(jià)鍵中就出現(xiàn)了一個(gè)空位，稱(chēng)為空穴。說(shuō)明說(shuō)明v雜質(zhì)半導(dǎo)體呈電中性，任一空間的正負(fù)電荷數(shù)相等 N型半導(dǎo)體：電子+正離子 P型半導(dǎo)體：空穴+負(fù)離子小結(jié)：PN結(jié)的形成 P型半導(dǎo)體 N型半導(dǎo)體 本征材料三、單結(jié)非晶硅薄膜電池的結(jié)構(gòu)美國(guó)美國(guó)ChronarChronar公司技術(shù)為代表的內(nèi)聯(lián)式單結(jié)非晶硅電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)公司技術(shù)為代表的內(nèi)聯(lián)式單結(jié)非晶硅電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)總結(jié)：?jiǎn)尉Ч瑁╟rustal Si）是三維有序結(jié)構(gòu)；非晶硅(amorphous Si)是近程有序，遠(yuǎn)程無(wú)序結(jié)構(gòu)；非晶硅缺陷有兩大類(lèi)：一類(lèi)是價(jià)鍵無(wú)序化導(dǎo)致的弱鍵；光致衰減效應(yīng)效應(yīng)另一類(lèi)是不與其他硅原子共價(jià)成鍵的硅原子，帶有未飽和電子的鍵，稱(chēng)為懸掛鍵。非晶硅薄膜電池