异质结电池中非晶硅薄膜的红外吸收光谱

 

异质结电池作为太阳能新型电池，因具有众多理论和实际优势，使它能在太阳能电池市场中大放异彩。非晶硅薄膜作为异质结电池中的关键材料，可保证太阳能电池的光电转换率，是异质结电池的重要组成部分。「美能光伏」拥有的傅里叶红外光谱仪，可测量物质红外吸收的频率、强度和线型等，从而获得物质中局域结构方面的信息。本期「美能光伏」将给您讲解异质结电池中非晶硅薄膜的红外吸收光谱。

什么是非晶硅薄膜？非晶硅又称无定形硅，是单质硅的一种形态。棕黑色或灰黑色的微晶体，不具有完整的金刚石晶胞，纯度不高。熔点、密度和硬度皆明显低于晶体硅。非晶体硅薄膜材料相较于晶体硅，具有更加复杂多变的电学性质，此外，非晶体硅薄膜材料的吸收系数较高、光电转换能力更强。这使得它在太阳能电池中具有较高的应用价值和优势。
 

非晶硅薄膜红外吸收光谱

利用「美能光伏」研发的美能傅里叶红外光谱仪可以研究非晶硅薄膜中Si-H键的构型及其分布情况，并测量出客户想要的R结构因子以及H含量，从而来判断非晶硅薄膜钝化效果的好坏情况。

非晶硅薄膜在1900~2200cm^-1范围内的红外吸收峰对应着的Si-H（n = 1~2）的伸缩膜（stretching modes），可对该波数范围的红外光谱进行高斯分解拟合，得到两个拟合峰，其中位于2000cm^-1左右的峰归属为Si-H键，2100cm^-1左右的峰归属为Si-H^2键和(Si-H2)n物种。

本征非晶硅薄膜的FTIR光谱

I2000和I2100分别为峰位在2000cm^-1和2100cm^-1左右红外吸收峰的积分吸收强度。非晶硅薄膜中的H原子主要根据R*的大小来表现，R*越小，就意味着非晶硅薄膜中H原子主要以Si-H键的形式存在，这样的非晶硅薄膜的结构就更致密。R*越大，意味着非晶硅薄膜中的H原子更多是以Si-H2键或(Si-H2)n物种的形式存在，这样的非晶硅薄膜结构疏松，且包含了较多的孔洞和缺陷，网络结构也较差。

 

保证钝化优良的原因对于非晶硅异质结太阳能电池中的本征非晶硅层，需要非晶硅薄膜具有高含量的Si-H键，低含量的Si-H2键和致密的薄膜结构，才能具有良好的钝化性能，从而获得高效的非晶硅异质结太阳能电池。且由于非晶硅的氢含量比微晶硅、纳米晶硅的要高，所以这也是它钝化效果良好的原因之一。
美能傅里叶红外光谱仪

 

 

美能傅里叶红外光谱仪利用干涉仪干涉调频的工作原理，将光源发出的光经Michelson干涉仪变成干涉光，再使干涉光照射到样品，接收器接收到带有样品信息的干涉光，再由计算机软件经傅里叶变换即可得到样品的光谱图。

 

 

美能傅里叶红外光谱仪拥有高性能的电子系统，可快速进行精准的定性与定量分析，也可测量各种类型的样品。并将样品中某一元素的含量通过计算快速得出，实时生成其数据，并且保证数据的真实性与可靠性。

 

一块太阳能电池的性能高低往往是由附在其表面的薄膜所直接决定的，这就间接凸显出了薄膜的重要性。非晶硅薄膜作为薄膜成员，理所当然的成为太阳能电池性能的关键枢纽。为了表征非晶硅薄膜的钝化状况，就必须通过傅里叶红外光谱仪来判断，「美能光伏」所拥有的傅里红外光谱仪，可轻易分析出非晶硅薄膜的具体情况，并通过各种优势给予理论与实践补充，便于用户进行操作或使用！