锗硅流量气体比对电池的Voc以及FF 影响以及长波响应进一步提升的

 

 

我们在调控电池长波响应的同时，也关 注其他参数如V。。以及FF的变化。电池的 V。。以及FF随着锗硅气体流量比增大而逐渐 下降，这对于三结叠层电池效率的提升是不 利的。为探究填充因子随锗硅气体流量比逐 渐减小的原因，我们米用Crandall均匀电场 模型对光态I-V曲线进行拟合，从而获得本 征层的有效迁移率-寿命乘积(叩)参数，其表 征了 1层的材料质量。图4为当锗硅气体流 量比从0变化到1.7时，本征层的叫参数的 变化情况。

的非晶硅电池下降了两个数量级，因此本征 层的材料质量在逐渐变差。这是由于当锗含 量逐渐增大时，材料内的缺陷密度逐渐增大 [4]，导致载流子有效寿命t下降，同时由于锗 原子对硅原子进行替位式掺杂，两种元素存 在半径、电负性等差异，导致键长以及键角 畸变更显著，本征层材料Urbach能量上升[5]， 故而载流子有效迁移率^也降低，样品的填 充因子逐渐降低。电池的Vce降低是由于本 征层带隙降低的原因。

我们可以看到，本征层采用锗流量梯度 分布在一定程度上提高了电池的填充因子， 它优化了内部电场的分布,从而改善了光生 空穴的输运特性。从图7可看到，相比于无 锗流量梯度分布的电池，其长波响应（800nm 处）有一定程度的提升。这主要是由于在靠 近PI界面附近采用相对更低的带隙层所致， 使得长波光在靠近 PI 界面处吸收从相对于 IN界面的空穴更容易被收集。而4以及VaC 的差别主要来源于PI界面处的不同。

 

最后，将优化好长波响应以及V。。、FF 的单结电池工艺用于制备a-Si:H/a-SiGe:H叠

 

层电池。图8为在滅射ZnO衬底上制备的 V。。为1.52V，填充因子达66%，效率为8.6%

 

的双叠层电池量子效率曲线，背电极采用的 是Al电极。其底电池电流密度达9.77 mA/cm2，800nm处量子效率高达20%。由于 顶底电池的厚度是按照三叠层电池的要求制 备，并且未采用ZnO/Ag背反射，所以总电 流相对较小。由于对该部分内容的研究尚处 于初步阶段，尚未报道该工艺用于三结叠层 电池中的效果，从双结叠层电池来看，该工 艺有希望应用于三叠电池中进行中间电池的 制备，并获得高的电池效率。

4结语

 

本论文初步研究了 a-SiGe:H电池的长波 响应的调控，通过对锗硅气体流量比以及对 本征层锗流量梯度进行调控，使得单结电池 长波响应有了显著的提升，同时可以保持相 对较高的开路电压和填充因子。单结电池在 中间电池响应波段的短路电流密度达 10.14mA/cm2，在800 nm典型波段量子效率 达到10%。用在使用Al电极的双叠层电池的 底电池，其短路电流密度达到9.77mA/cm2。 因此该工艺可应用于三叠层中间电池的制 备，以获得更高的转换效率。