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PIN型非晶硅太阳电池中的空间电荷效应——太阳电池光致性能衰退的计算机[1]...


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第 1卷 5
1川

第2 期 
年 4月 









报 

VI 1 N. o.5 o   , 2

r />A D . 1904 r,      

叼 ,   I 非 晶硅 太 阳电池 中的 空 间  一1 PN型 f 电 荷 效 应— — 太 阳 电池 光 致  性 能衰 退 的 计算 机 模 拟  
生  鱼   c午 } 耳  ,
( 中  科 学 技 术 ^ 学 l 瑶 系 , 台 肥 2 0 2  物 30 6

A 文 : 过 用cr㈨卜GⅡ e 法 值 解。5方 , 高 度 辐 过 P 型 晶 摘 通 应 sae 一um【 数 求 P5Ⅱ程对经 强 光 照 的 I 非   hf l解 i o N
硅太 阳 电池 进行计 算机 数值模 拟 。结果表 明, 经光 辐 照过 的PI N型非 晶硅 太 阳电池 的空 间 电 荷效 

应主要 表 现在  中正 空 间电荷 的增加 ,使 电场 分布 向  / 结 面集 中, 靠近 n / 结附 近 区域 内 出  层 i 在  i
现准 中性区 ( 低场 “ 死层  ,导 致有源 区 内光生 载流 子收 集率的 减少 和 电池性 能 因光 的长 期 辐 照而  ) 衰退, 支持 了光 辐 照下 电池 中电场 分布的 改变 ( 空间 电场效 应) 是引 起 电池性 能衰 退的 物 理 机 制。  

但在薄i 层的 PI N型非 晶硅 太阳 电池 中空向 电荷 对 电池 内 电场调 制的 体 效应已 很微 弱 ,这是该 电池 
结构 可获 得高 稳定性 能的 原 因。  

关 词 空 电 效 , 致 能 退 Sme 。 m解 键 ; 间 荷 应 光 性 衰 , cr c u e 法 太 p   哇 , tf r m    一 日  也 
O 引 言 

长 期 在 光 照 射 下 ,非 晶硅 薄 膜 性 质 和 非 晶硅 太 阳 电池 性 能 发 生 退 化 , 这 是 普 遍 观 察 到 的  光致 衰退 现 象 , 为 此 而 开展 的有 关大 量 研 究不 单 是 对 其 本 身物 理 问 题 感 兴 趣 ,更 重要 的是 寻 
找 制造 高稳 定 性 能 非 晶硅 太 阳 电池 的途 径和 方 法 。 研 究 表 明 , 引 起 PI 非 晶 硅太 阳 电 池 光  N型

致 性 能 衰 退 的物 理 机 制主 要有 两 个 ; 一 是S t, Wa nr F g n n  载 流 子 寿 命 衰 退 模  mi h g e和 mth au的
型 , 认 为 增 生 的悬 挂 键 减 少 了载 梳 子 寿命 , 使 a S : 太 阳 电池 F. — H F因 光辐 照 而 衰退 ; 另 一 

机 制 是 E s i和 Mo  等 人 提 出 的 , 认 为 光 辐 照 下 电 池 内 建 场 分 布 的变 化 ( 间 电荷 效 应 ) pt n e oe r 空   与 载梳 子 r 积 衰 退 相 比 , 是 引 起 非 晶硅 太 阳 电池 F. 衰 退 更 为重 要 的 原 因 。 电拖 中 电场  乘 F 分 布 的改 变 来源 于 光 辐 照 下 空 间 电荷 俘 获 的增 加 , 即所 谓 空 间 电 荷 效 应 现 象 。C r o al n等  s 人0  利 用 KeV n 针 测得 PI 型 非 晶 硅 太 阳 电池 在 光 辐 照前 后   层 中 的 表 面 光 生 电势 纵 向  I i探 N 分 布 图后 证 实 ,经 过 光 照 射后 的样 品 其p i 面 周 围 正 空 间 电 荷 增加 ,从 而 加 宽 了n i /结 / 结附 近  准 中 性 区 ( 场  层  , 生 动 地 揭 示 了光 辐 照 非 晶硅 太 阳 电池 中 的 空 间 电 荷 效 应 。 低 死 )   与 Crn a  人  以 及 Tid  W  r k 等 人 ∞观 察 到 的 一 样 , 我 们 在 用 a S : a d 1等 I e i和 e r ̄ i os   — iH表面 

光生电压 ( P 技术 测量载流子双极扩散长 度时发现 ,光照下a S : 面势垒 区 的正空  S V) ~ iH表
间 电 荷 增 加 。 例如 , 个 太 阳 偏 置 光 下 ( 1O 1 ~ OmW c m ) 空 间电 荷 密 度 比 无 光 偏 置 时 大 7倍 。 正   而隙 态密 度大 的样 品 则 增加 I倍 。 当然 , 这 些 实验 中所 观 察 到 的 空 阃 电 荷 密 度 增 加 仅 在 有 光  9 照 射 下 才 存 在 , 皆归 因 于 光 生 空 穴 在 a S : 中 的俘 获 。 …。 后 来 , 我 们 进 一步 对 受 光 长 期  — iH  
本 支 I 9 — - 0 到    33 1收 9

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6  8

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l卷  5

辐 照 过 的 a S : 薄膜 进 行 的 表 面 光 生 电 压 实 验㈣也发 现 , 随着 光 辐 照 时 间 的 加 长 , a S :   — iH — lH

表 面 势垒 医 正 电 荷 密 度跟 着 增 加 , 而 且 势 垒 区 宽 度还 减 小 ,但 载 流 子 双 极 扩 散 长 度 却基 奉不  变 , 这 就 表 明光 照 射 使 a S : 中 电 场 分 布 向表 面 集 中 ,但 并 没有 改 变 载流 子  乘积 。 因 此  — iH f 我 们 的实 验 支 持 了E s i和 Mo r等 人提 出的 有 关 a S : 太 阳 电 池 性 能 衰 退 的 物 理 机 制 。 pt n e oe — iH   关 于 a S : 中存 在光 致 亚 稳 态 缺 陷时 光 生 载 流 子 的 俘 获 效 应 , Ca d l — iH rn al 行 过 系统 的   进 研 究 , 他 指 出这 些亚 稳 态 缺 陷都 会 因 俘获 空 穴 或 电 子 而 带 电 ,从 而 改 变 a S : 中 空 间 电 荷  - iH

密度的大小 与符号 ,荷正电与荷负 电缺陷都 会导致 a s : — iH太 阳电池性能光致衰退 的发生  但 在 一般 情 况 下 ,a S : 光 照 射 下 主 要 发 生 空穴 载流 子 的 俘获 ,而 使 a S : — iH在 — iH中 正 空 间 电 
荷 密 度 增加 

本 文 应 用数 值 方 法 来探 讨 光 辐 照 下 空 间 电荷 俘获 效 应 在 PI 非 晶 硅 太 阳 电池 光致 性 能  N型
衰 退 中 的作 用, 进 一 步理 解 这 个 作 用的 物 理 过程 ,并 把该 模 拟 计 算 用 到 薄 ( 0 2* i层结  < .l m)

构 PI 非 晶 硅太 阳 电 池 的 分 析 ,说 明这 种 结 构 电 池能 提 高 稳定 性 的 原 因 。 因 此 本文 实际 上   N型
是 文献 ( ) 8 的继 续 。  

1 P N型 非 晶 硅 太 阳 电池 能 带 图    I
图 1是 PI N型 非 晶 硅 太 阳 电池 的能 带 图。 p 、 i 和 n a S :   -   — i H层 沿  向依 次 排 列 , E 方  

是 a S :I 禁带 宽 度 。 p- N  a S : 分 别 与 高 电导 ( 金 属 )材料 接 触 , 这 种 接 触 呈  — i  的 +和 一 — lH层 或 阻 挡 少 数 载 流 子输 运 的 性质 ,其 接 触 势 垒 高 度 分 别 用 曲 和 曲 表 示  E 是 电 子 局 部 真 空   。     能 级 ,它 与导 带 底 相距 一 个 电 子 亲 和 能 e 。我 们 用 =  () 示 样 品 上 各点 的 E、 x表 ,  值 , 通  常取 边界 点 =二上 的 v 值 为 电子 能 量 的 零点 。    

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匿 1 P N 非 晶硅太 阳 电池能带 图    I型

图2 “   隙志 密度 分 布图  U型

描 述处 于 热 平 衡 状 态 的 PI 非 晶 硅 太 阳 电池 的基 本 方程 是 Pi o 方 程 : N型  sn s   


_ d  

一 () =p x 

(1  )

式 中 , “) 是 传 统 中 的 电子 静 电势 分 布  , 它 的数 值 与 电 子 静 电势 相 同但 符 号 相 反 , 其单    不

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林 鸿生 : P N 非晶硅 太 阳电池 中的 空 间电荷效应 —— 太 阳 电池  I型
2韶 

光 致性 能衰退 的计 算机 模拟 

6  9

位 为 电子 伥 特 ( v) e ,方 程 ( ) 边 是 空 间电 荷 密 度 , 表 达 式 是  1右
p( )= a p( ) n )+ N3( e ) )+ P   l x 一   n t0  0 )一 n  0 )   ] (2)  

其 中 : 0 ) 价 带 中 空 穴 浓 度 ;n  是 导 带 中电 子浓 度 ,Ⅳ n t  ) 净 有 效 荷 正 电 分 立    是 ()  ( e ) 是 局 域 态密 度 ,P 0 ) 连 续局 域 态 上 俘 获 的 空 穴 浓 度      是 连 续 局 域 态 上 俘获 的 电 子浓 度。   是 n ()   方 程 ( ) 边 界 条 件 是  1的

』 ()   0 
【 ( = 0   L)  

。  一

r ¨ 
…  

为 求解 方程 () 需要 我 们 给 式 () 诸 量 规 定 一 个 合 适 的物 理 模 型 及 相应 的数 学描 述 , 下 面  1, 2中
分 别 予 以 介绍 。  

2 物理 模 型  
2 1 自由 载流 子 浓 度 模 型  . 

类 似 晶态 半 导 体 的 载流 子浓 度 公 式 ,按 照 图 l 能 量 定 义 并 应 用 B l man 计 ,a S : 的 ot n 统 z - iH  价 带 中 的 空 穴浓 度 
P ) Ⅳ  x { [ — E ( ) 肚 了} 0 = e p 一 EF    ] 1  

= Nv x ( b —E ] R -x r# z /T] e p [ L   / ) e p ,( ) k  

= 。 e p () h 3   Lx[   /T   "
式 中  P =Nv x (  b —E ] R 1     p[   e L   / 了)   Ⅳv 价 带 顶 的 有 效 态 密 度 。 同 理 , a S : 为 - i H中导 带 的 电 子浓 度 

(   4)
(5)  

n :n Lx l   ( ) h   0) 。 e p 一 x / T] -
式 中  D =  e p 一 b / T)   L x(     I   L ̄

(   6)
(7)  

J  导 带 底 的 有 效 态 密 度 。 v是   2 2 分 立 局 域 态 模 型  . 有 意掺 杂 、 无 意掺 杂 或 缺 陷 态 均 可 在 a S : — iH中形 成 分 立 局 域 电子 态 ,这 些 局 域 态 对空  间 电荷 的贡 献 表 示 为 
N ̄ n t ( = Ⅳ ( ( e )  )  )一_ (   Ⅳ  ) (8)  

其 中 ,Ⅳ ( ) 点 上 电 离 的 类施 主态 浓 度 ,Ⅳi   是 荷 电类 受 主 态 浓 度 ,它 们 的 电离 能 分 别      是  () 可 以 有 若 干 个 , 而 且不 同 的 电 离 能 可 以 有 不 同的 密 度 。 但 只要 知 道 这 些 局 域 态 的 电离 能 与相 

应 的密 度 , 其 电 离浓 度 由 Fe miDia 统 计 分 布 直 接 确 定 , 这 里 采 用 垒 电 离 假 设 , 因 此 Ⅳj  r —   c   r  
与Ⅳ 实 际 上看 做施 主 志 和 受 主 态 , 于 是 它 们 对 空 间 电荷 的 贡献 可 简 单 写 成   
( e )  )= ND( n t(  )一 N A  ) (   (9 )  

2 3 as : .  —  H中连 续 隙 态 模 型  首 先 我 们 引 人a S : 隙 态 密 度 分 布模 型  它 由 两 部 分 组 成 , 一 是 带 尾 态 , 呈 指数 分  — iH的 布 ; 二 是 带 隙 中 部 即 费 米能 级附 近 , 为 常 数 隙 态 密 度 分 布 , 构 成 了所 谓   型 膝 态 密 度 分  U 布  , 如 图 2所 示   从 该 图看 出 ,类 受主 u曲a h 尾 从 导 带 边 E 指 数 地 伸 入 带 隙 中 去 ,共  c态  

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l卷   

隙 态 密 度 分 布 表 示 为 
g E) ( =G 。 x (   e p 一E/     E ) t u  1) 其 中, 能 量 E的 起始 点 是 导 带 底 , 向下 为 正 , E  是确 定 带 尾延 伸入 带 隙 的 斜 率 的 一 个 特 征 能 

量 。 同样 , 类施 主 ura h h r 态尾 由价 带 边 F 指 数 地 延 伸 进带 隙 , 其 隙 态 密 度 分 布 表 示 为    g E)  。x ( ( =G ep 一s/  ) sd  ( 1  1) 这 时 能 量 E从 价 带 顶 算 起 , 向上 为 正 ,E 是 表 示 带 尾 延 伸 入 带 隙 快 慢 的 另 一 个 特 征 能 量 。    
禁 带 中 部 的 隙 态 密 度 分 布 为 一常 数 G , 如 图 2, 其 能 量范 围从 E 到E= E  —EL ,     t r o  F 和 E 分 别 由 下式 决定 ;  .    

rE =E  (    r  l G…/   ) n C   【E 。  l (  …a   =Eb  Gd /  n
E ) E 则 是 类 受主 态 。   >    

(2  J)   (3  i)

)  

图 2中E 是 转换 能 量 。 从 价带 顶起 算 , 若 (   E—E ) Ea  <    ,则 其 隙态 是 类 施 主 态 - (   而 E


在 绝 对 零 度统 计近 似 下 ,已 知 费 米 能 级 位 置 使 可直 接 计 算 出 隙态 上 受 俘 的 空 穴 浓 度 与 电  子 浓 度, 例 如 隙态 上 受 俘 的 空穴 浓 度 P等 于   
P   ( 尾 态 区域 )   ( 数 隙 态 区 域 )  = 带 + 常   其 中  (4  1)

( 尾 态 区域 )   ?  ?x ( 带 =G 。 Ed e p 一En.Ea  /  ) 但 常数 隙 态 分布 区域 上  有 下 列 三 种 可 能值 :   r ()   ≥ Ed IE     p ( 数 隙 态 区域 )    常 =O

(5  1)

{ ( )   ≤E v E   2E o   < a

P(   常数隙杰 区域) 一 ?Ed =G (    一E v   )

( 6  1)

l( )   <E o 3 E v   

P(   常数隙态 区域)   (   一E 。  =G Ed    )

式 中, E 是 费 米 能 级 相 对价 带 顶 距 离 。 同 理 , 受俘 电子 浓 度 n  ) 写 成     ( 可

n ( )   带 尾 态 区域 )  ( 数 隙 态 区域 )    =n ( +n 常  
其 中  n 带 尾 态 区域 )   ? ? x (      ( =G 。  e p 一E c )  

( 7  1)
(8  1)

而 n 常 数 隙 态 分 布 区 域 ) 有 下 列三 种可 能 值 :  ( 也  

f( )   ≤[ E 一E )  1 E c 一(     ]

n( -   g 数隙态 区域)   =o

{( ) 一< 一E ) <Er≤ ( u )n ( 2[     ] c 一E     常数隙态区域)   ? E =G (  一En +E )     L() r > 一E , 3E c u,   n(   常数 隙态 区域 )   ?E 一E 一E ) =G (        
( 9  1)

式 中, E 。 费 米 能 级 相对 导 带底 距 离 。  是  

3 数 值 方 法 
把 方 程 ( ) 成 如 下形 式  2写
Fu = o   ( O  2)

将 电池 器 件 区 间 [ , 等 分 成 ( + 1个 子 区 间 ,子 区 间 的长 度 ^ L/ n ) 网 格 点 的 标 记  O L] n ) = ( +1 ,

为 =12 …  各网格点上 相应 的电子静电势 能记为  =( , ,…  ) 用Sh r t r  ,,     。 c af t ~ ee

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林 鸿生 : PI N型非 晶硅太 阳 电池 中的 空 间电荷 效应—— 太阳 电池 
2期 
一 一 , ~ — — 一 一 一 一 一

光 致性 能衰退的 计 算机模 {【 £  
— — — — — — — — — — — 一 — — — — — — — — — 一  

l  7

Gl l mmeC ̄ [1 1方法 将 方 程 ( 0 离 散 化  其 离 散 方 程 写 成 矢量 形 式 为  2)
( ) 0   :   ( 1  2)

这 是 一组 非 线 性 方 程 组 , h Ne o— p sn 线性 化得 到 叠 代 格式   ̄ wtnRaho法
F( )     i 即 第  叠 代 向量  次 = 一 FU ( r    ) ( 2  2)

; ( , :       …  )  
和 
一  

(3  2)
(4  2)

FU (  ) : ( ; r FU】 F --    , U2 Fu ) -

式 ( 2 中F( , 是 Jc b叠 代矩 阵 , 借 助 Ga s直 接 消 元 法 解 线 性 方 程 组 ( 2 , 求 出 样 品上 各  2)   ) ao i us 2) 网 格点 电 子 静 电势 能 的 精 确 数 值 解 ,从 而 得 到 相 应 的 载 流 子浓 度 分 布 、空 间 电 荷 分 布 , 电 

场 强 度 分 布 以 及 能 带 图 等 。 从 上 面 讨 论得 知, 只 要给 PI 非 晶硅 太 阳 电池 选 择适 当 的 物 理  N型
参 数 , 方 程 ( ) 求 解 是 在 没 有 任 何 先 决 条件 下进 行 的 。表 I 出 PI I的 给 N型 非 品硅 太 阳 电 池 模 

拟 计 算 中使 用 的 典 型 物 理 参 数 , 电 池 长 度 分 别 取 0.3 、0 6 m 等 , a S :    = 17 e   2 5 .# — iH E .2 V,


4 O V, 介 电 常数 s 1 ., T ̄3 0   .e = 17 0 K,

b = I 4 e  ̄  b =O 1 e   0 .3 V:l   L .4 V  

。  

衷 1 PI 非 晶硅太 阳电池 典 型物理 参数    N型

4 结 果与分 析 
图 3所 示 是 电池 器 件 长 度 L:0.# 6 m、G =5×l   m V     c  e  的 Pl 0 N型 非 品 硅 太 阳 电 池 空  间 电荷 密 度 分 布 图 。 从 图 3中看 出, i 中差 不 多 一 半 对 一 半分 布着 正 负 空 间电 荷 。 显 然 , 层   p 一 侧 的 正 电 荷 是 p 层 空 穴 扩 散 注 入 i 中去 的 结 果 , 同样 , n 层 中 电子 扩 散 进 i 使 另 一      层   层

半 长 度 i 空 间电 荷 取 负值 。 不 过 平 均 空 间电 荷 密 度 小 于2×l% m~, 因 此对 层 内 的 电 场 调  层 0 制 不 大 , i 中的 电场 强 度 几乎 是 常 数 , 强 度 为 2 14 m~, 如 图 4 示 。 5是 其 能 带 图 。 层 × 0Vc 所 图   上述 计算 的 平 均 空 问 电荷 密 度 与 用厚 度 0 5 m i 优 质 a S : 制 造 的 PI 型非 晶硅 太 阳 电  .#   层 - iH N 池 上 的 空 间 电荷 估 算 相 近  。   现 在 我 们 来 讨 论经 过 光 辐 照 过 的 PI 非 晶 硅 太 阳 电 池 中的 空 间电 荷 效应 。如 前所 述 , N型  

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林鸿 生: P N I 型非 晶硅太 阳 电池 中的 空 间电荷效 应—— 太 阳 电池 
2期 

光 致性 能衰 遢 的计 算 机揍 拟 

13 7 

收 集 率 随 之 下 降 , F. , 首 先 表 现 衰 退  F和  

) 电池 性能 的 光 致 衰 退 现 象也 随 之 发 生 。 图7 ,  

所 示 是 其 空 间 电荷 密 度分 布 图 , 图 3正 负 空 间 电荷 各 一 半 情 形 不 同, 时 在 电 池 大 部 分 区 域  与 此
上 空 问 电荷 为 正 值 , 电荷 仅 存 在 于靠 近 n / 结 附 近 较 小 范 围 的 区 域 上 , 电荷 分 布较 均 匀 , 负  i 正  

浓 度约 ~ 1n m~, 而 负 电荷 分 布 较 陡, 中 间直 也 在 1  m 0C O c  量 级 上 。  

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f, m  “

图7 电池 器 件L=0 6   . m…G =5×1    0 c  e m V受光 辐 照过 的空 间电荷 密度 分  布 圈 

图8 电池器 件 L:0.3 m…G =5×】    25   0 c m—e V 的 电场强 度分 布圈 

(? 正 电荷 )

( 负 电荷  +)

5 薄 i P N型 非 晶 硅 太 阳 电 池 中的 空 间 电 荷效 应    层 I
非 晶 硅 太 阳 电池 的 光 致 性 能 衰 退 是 实际 应 用 中的 一 个 大 敌 , 长 期 研 究发 现 , 若 减 薄 电池 
本征 j 厚 度 , 例 如 L< O 2 m, 其 能 量 转 换 效 率 在 长期 光 辐 照 下 改 变 极 小0 。 因 此 制 造 薄  层 .#   i 多结 PI 层 N型非 晶硅 太 阳 电 池 成 为 非 晶 硅 太 阳 电池 发 展 的一 个方 向。 那 么 薄 i PI 型 非 晶  层  

硅 太 阳 电 池 中的 空 间 电荷 效 应 又是 怎 样 的呢 ? 图 8所 示 是 电池 器 件 长 度 L:0 2 5 m、G :  .3 , a  ;
5  0 c X 1 ” m e V 的 PI N型 非 晶硅 太 阳 电 池 的 电场 强 度 分 布 图, 图 9所 示 是 该 电 池 经 长 期 辐 照 

后 的 电场 强 度 分 布 图, 们 仍 假 设 , 光 辐 照过 的 电 池 中 空 间 电荷 密 度 增 加 量 N 我 经  =1i m~。  * 0c  
比 较 图 8与 图 g可 以看 出 光 的辐 照使 电 池 中靠 近 p /    结附 近 电场 增大 , n /    结 周 围 电 场 下  降 , 但 i 中 的 电 场 强 度 仍 在 ~ 6×1   m-,i 中并 没有 低 场 “ 层 出 现 ( 近 : £的低 场  层 0Vc 。 层 死 靠 区域 是在 1 _ 一 i H层 内) 图1 所 示 是 其 空 间 电荷 密度 分 布 图 , 我 们 看 到 电 池 i 中 的 空 间  3 丑s : .   。 0 层

电荷 基 本 上 都 是正 电荷 ( 中接 近 =L附 近 分 布 的负 电荷 是 在 D a s : 图   — iH层 内 ) 密 度 差 不 多  , 是 个常 数 , 空 间 电 荷 对 i 中电 场 调 制 作用 就 很 小 , i 中 电 场 强 度 分 布 变 化 也 不 大 , 仍 是高  层 层 场 区 域 ,有 源 区 内 的 这 种 高 电场 显 然 足 以 把 i层 中 的 光 生 载 流 子 有 效 抽 出, 从 而 阻 止 电池 性 
能 光致 衰 退 的 发 生 。  

6 讨

论 

在 光 辐 照 下 a S : 中空 阃 电荷 的 增加 在 PI 太 阳 电池 光 致 性 能 衰 退 中扮 演十 分 重 要  / iH N型
的 角 色 , i 中电 场 向 P / 结面 集 中, 在 靠 近 D / 结附 近 区 域 出现 低 场 “ 层  层  i  i 死 是这 种 空 间 电 

荷 效 应 的具 体表 现 , 这 将 导 致 电 池 性 能 , 首 先 是 F. , 随 光 辐 照时 间加 长 而 衰 退 。 光 辐  F和   照 下 a 8 : 中正 空 阆 电荷 的 增加 起 因 于空 穴 的 俘获 ,而 通 常 情 况 下 空 穴 俘 获 优 先 于 电 子 俘  一 iH

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图9 圉 8电池 受光 辐 照后的 电场强 度分 布 图 

圉 l 圈 8中电池 的空 问 电荷密 度分 布 图  0 (?) 电荷 , ( 负 电荷  正 +)

获 。 最 近 我 们 在 正 向 电 压 偏 置 a S : 金 属 Sh t y二 极管 的 表 面 光 生 电压 ( PV)实 验 中 观  — iH/ c ot k s

察 到势 垒 区 中 由 于 电 子 俘 获 使 空 间电 荷 密 度 减少 ,可 以 设 想如 果 光 辐 照 下 电 子 俘 获 过 程 提高 
到空 穴 被 俘获 的量 级 , 或 者 说 这 两 个 过 程 均 衡 , a S : 中就 没 有 正 空 问 电 荷 的 增 加 .i 中  - H 层 不 会 发 生 空 间 电 荷 效应 , 晶 硅 太 阳 电池 性 能 不 会 因 光 辐 照 而 衰 退 。 以进 一 步 研 究 不 同工 艺  非 所

条 件和 掺杂 下非 晶 硅 中 电 子 俘 获 与 空 穴 俘 获 对 于 非 晶 硅 太 阳 电 池 稳 定 性 研 究 有 实 际 意义 。 不 

过,在 薄 i 层的 P N I 型非 晶硅 太阳电池 中,即使 光照 下空穴俘获 占主导 ,但其空 间电荷 体效 
应 — — 空 间 电 荷对 i 电场 调 制 已不 明 显, 这 是 采用 薄 i 电 池 结 构 设 计 来 改 善 PI 层 层 N型 非 晶 硅  太 阳 电池 稳 定 性 的 物 理 原因 。   参
l  
2   3  





献 

S jh m t Z.W a n r , Fa g n n g e S u h a  B.A P I Ph s Le t J 8 P. y. t. 9 5,4 : 1 7   6 0 8
Ep t l   . e a _ Ap ] P h s Le t, l 8 , 4 : 7   se n K t 【 p .  y . t. 9 6 9 18 Ca l o   , e  rs n D t .S 1 o .Ce l , 1 8 l s 9 3.9 】   :9

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( a e j. O  a d , F L, l 8t ,2 — 3   Ac d m c r no l   9. ) 7 0
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1 ove   C r d I R  . I   e c n u t r   d e j t l , Vo . 91 Pa t   an a 【 S n S mj o d c o s an  S m me a s 1 , r  B, e i e  b  I I Pa/k d td Y .  

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7 M o r A R, Ho g s e g   oe n — h n  Li . J Ap 1 Ph s. 1 8 n . p. y . 9 7,614 6 :81   8 H e e u , S t l J A p [ Ph s , I 8 , 6 :2I     g d s  e a | . p. y.   8 9 41   5
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株鸿生  P N型非晶硅太阳电池中的奎问电荷效应——太阳电池  I
2期 

光 致性 能衰 退 的计算 机模 拟 

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A M o RPH0US Sl CoN ( — :   Ll a SiH) P 一卜N  SoLA R  CELLS ——一   A CO M PUTER    SI ULA TI N  M o FO R  GHT—NDUCED  LI I PERF RM ANCE O  DEG RADATl N  o
Li  o g s e g n H n —h n   ( e a t n   | Ph s c .Un v r iy 0  sc e c   n   D p r me t o y is ie st  i in e a d
T e h o o y o/ Ch n c n lg   i a.He i 2 0 2   fe  3 0 6)

A b ta t s r c : A  o c mp t r sm u a i n mo e  o   h d o e a e   a r h u   sl o u e  i lt   o d l f y r g n td mo p o s i c n ‘ — i ) i aS :   H

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