一种硅基薄膜电池PIN各层性能的评价方法技术

本发明专利技术公开一种硅基薄膜电池PIN各层性能的评价方法，通过测试不同偏压条件下电池器件的量子效率值，与标准电池器件的量子效率值对比，定性判断硅基薄膜电池P、I、N各层的性能优劣，本发明专利技术的量子效率测试与常规的量子效率测试不同，本发明专利技术是在不同的偏压条件下进行的测试，通过这一手段可以有效地对单结PIN非晶硅（或微晶硅）电池进行快速准确的性能评价，并找出电池器件性能低下的症结所在，进而有针对性的加以改进，减少现有常规评价中繁多的测试项目，节省工业生产中的时间，是工业化生产过程中较为理想的评价方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及硅基薄膜太阳能电池
，特别涉及一种硅基薄膜电池PIN各层性能的评价方法。
技术介绍
硅基薄膜太阳能电池中的光电转换层为掺杂非晶硅(或微晶硅)与本征非晶硅(或微晶硅)薄膜组成的PIN结构，其总厚度不足I微米，因而在制备过程中要求极为严格，任何工艺过程中引入的微小缺陷都可能会给PIN结造成致命的损害，影响其光电转换性能。对于由三层薄膜构成的PIN结的各层性能评价，由于受膜层厚度小的限制，很难准确地判定造成PIN结性能低下的具体原因，人们需要进行多项膜层及器件的性能测试，包括评价电池器件PIN结优劣的电池1-V曲线测试、评价P、1、N各层膜厚及界面性能的SEM测试或TEM测试，同时还需要结合量子效率测试(QE)，需要测试的项目众多，耗费时间过长。而对于工业化中的连续生产过程，人们需要快速准确地对出现性能指标下降的电池器件进行评价，进而找出症结所在，并及时加以改进，从而不会影响生产的持续进行，这就需要一种方便、准确、有效的测试手段来评价电池器件性能，并提出改进的措施，为工业化的连续生产服务。
技术实现思路
针对现有硅基薄膜太阳能电池PIN各层性能测试方法中测试项目繁多，耗费时间长的缺点，根据连续生产过程中需要快速准确地对出现性能指标下降的电池器件进行评价，进而找出症结所在的具体要求，本专利技术提出一种硅基薄膜电池PIN各层性能的评价方法，该方法只需测试电池器件的量子效率(QE)，无需测试电池器件的IV性能，即可准确地判断P、1、N各层的性能指标，确定影响电池器件性能的主要原因，从而可针对具体情况加以改善。本专利技术的目的是通过以下技术方案予以实现的，一种硅基薄膜电池PIN各层性能的评价方法，其特征在于，通过测试不同偏压条件下电池器件的量子效率值，与标准电池器件的量子效率值对比，定性判断硅基薄膜电池P、1、N各层的性能优劣，具体步骤如下 (I)对电池器件P层性能的评价 (a)P层厚度的评价 在390 SlOnm的波长范围对待测电池器件进行量子效率测试，波长变化的步长为5nm,记录在波长为405nm处的量子效率值QE4tl5 ;然后与标准电池器件的量子效率值QEig4tl5比较，如果QE4tl5比QEig4tl5小，且差值大于QEig4tl5的3%，说明该电池器件P层过厚；如果QE4tl5比QEig405大，且差值大于QEig 405的3%，说明该电池器件P层过薄； (b)P层与I层界面的性能评价 在390 SlOnm的波长范围对待测电池器件进行量子效率的测试，波长变化的步长为5nm,记录在波长为405nm处的量子效率值QE4tl5 ;将待测电池器件加反向偏压测试量子效率，记录有反向偏压时，在波长为405nm处的量子效率值QE_4(I5，比较QE4tl5与QE_4(I5，如果QE_405比QE4tl5大，且差值小于QE4tl5的5%，说明该电池器件的P层与I层界面性能优良；如果QE_405比QE4tl5大的差值大于QE405的5%，说明该电池器件的P层与I层界面有缺陷；需要在制备P层与I层之间的间隔期，采用高纯氩气对膜层进行比此前更长时间的冲洗； (2)对电池器件I层性能的评价 在390 SlOnm的波长范围对待测电池器件进行量子效率的测试，波长变化的步长为5nm,记录在波长为710nm处的量子效率值QE71tl ;与标准电池器件的量子效率值QEig71tl比较，如果QE71tl比QEig71tl小，说明I层膜厚比标准膜厚小，如果QE71tl比QEig71tl大，且差值小于QES71O的8%，说明I层的膜厚正常，差值大于QEfe71tl的8%，说明I层的膜过厚； (3)对电池器件N层性能的评价 在390 SlOnm的波长范围对待测电池器件进行量子效率的测试，波长变化的步长为5nm，记录在波长为540nm处的量子效率值QE54tl ;然后将电池器件加正向偏压进行量子效率测试，并记录有正向偏压时，在波长为540nm处的量子效率值QE+54(I，比较QE540与QE+54(I，当QE+540比QE54tl小，且差值小于QE54tl的3%，说明该电池器件的N层为正常；如果QE+54(I比QE540小，且差值大于QE54tl的3%，说明该电池器件的N层有缺陷，需要在制备N层时，提高磷原子的掺杂浓度。所述步骤(I)中所加反向偏压的范围为-O. 8V -1.1V ;步骤(3)中所加正向偏压的范围为O. 8V 1. 3V。本专利技术的优点 本专利技术的量子效率测试与常规的量子效率测试不同，本专利技术是在不同的偏压条件下进行的测试，通过这一手段可以有效地对单结PIN非晶硅(或微晶硅)电池进行快速准确的性能评价，并找出电池器件性能低下的症结所在，进而有针对性的加以改进，减少现有常规评价中繁多的测试项目，节省工业生产中的时间，是工业化生产过程中较为理想的评价方法。具体实施例方式实施例1 待测电池器件小样的制作 待测电池器件由上至下依次为铝电极、非晶硅N层、非晶硅I层、非晶硅P层、AZO透明导电膜、玻璃衬底。为了探索电池器件性能指标偏低的成因，我们从待测电池器件上任意位置截取面边长为2cm的正方形。先用氢氧化钠碱溶液将铝电极的边缘侵蚀掉，只留下中间面积为Icm2的正方形，刻蚀掉铝电极的部位为裸露的非晶硅薄膜，然后在其四个周边附近刻出四道槽，并用电铬铁涂抹一层铟电极，目的是使铟电极与玻璃衬底表面的透明导电膜相连，同时铟电极与铝电极通过裸露的非晶硅薄膜而绝缘，从而形成铟电极为正、铝电极为负的电池器件结构。标准电池器件与待测电池器件的光伏性能指标和测试指标参见表1、表2所示。P层膜厚的评估 在390 SlOnm的波长范围对待测电池器件进行量子效率的测试，波长变化的步长为5nm,记录在波长为405nm处的量子效率值QE4tl5=O. 679 ;然后与标准器件的量子效率值QE标405=0. 710比较，QE4tl5比QEfe405小，其差值为QEfe405的4. 37%，超过QEfe405的3%，说明该电池器件P层过厚，会造成入射光线在P层的消耗，导致短路电流密度值变小，表I中的数据证实了这一点。P层与I层界面性能优劣的测试 在390 SlOnm的波长范围对待测电池器件进行量子效率的测试，波长变化的步长为5nm，记录在波长为405nm处的量子效率值QE4tl5=O. 679 ;然后再进行将电池器件加反向偏压时的值QE_4Q5量子效率测试，反向偏压为-1V，QE_405=0. 686，QE_4Q5比QE4tl5大，其差值为QE4tl5的1. 03%，在QE4tl5的5%以内，说明该电池器件 的P层与I层界面性能较优。对电池器件I层性能的评价 在390 SlOnm的波长范围对待测电池器件进行量子效率的测试，波长变化的步长为5nm，记录在波长为710nm处的量子效率值QE71tl=O. 202 ;然后测试标准器件的量子效率值QE^710=O. 198 ；QE710比QEe710大，且大出QEe710的2%，为QEe710的8%以内，则I层的膜厚为正常范围。 电池器件N层性能的评价 在390 SlOnm的波长范围对待测电池器件进行量子效率的测试，波长变化的步长为5nm，记录在波长为540nm处的量子效率值QE54t本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硅基薄膜电池PIN各层性能的评价方法，其特征在于，通过测试不同偏压条件下电池器件的量子效率值，与标准电池器件的量子效率值对比，定性判断硅基薄膜电池P、I、N各层的性能优劣，具体步骤如下：（1）对电池器件P层性能的评价（a）P层厚度的评价在390～810nm的波长范围对待测电池器件进行量子效率测试，波长变化的步长为5nm，记录在波长为405nm处的量子效率值QE405；然后与标准电池器件的量子效率值QE标405比较，如果QE405比QE标405小，且差值大于QE标405的3%，说明该电池器件P层过厚；如果QE405比QE标405大，且差值大于QE标405的3%，说明该电池器件P层过薄；（b）P层与I层界面的性能评价在390～810nm的波长范围对待测电池器件进行量子效率的测试，波长变化的步长为5nm，记录在波长为405nm处的量子效率值QE405；将待测电池器件加反向偏压测试量子效率，记录有反向偏压时，在波长为405nm处的量子效率值QE?405，比较QE405与QE?405，如果QE?405比QE405大，且差值小于QE405的5%，说明该电池器件的P层与I层界面性能优良；如果QE?405比QE405大的差值大于QE405的5%，说明该电池器件的P层与I层界面有缺陷；（2）对电池器件I层性能的评价在390～810nm的波长范围对待测电池器件进行量子效率的测试，波长变化的步长为5nm，记录在波长为710nm处的量子效率值QE710；与标准电池器件的量子效率值QE标710比较，如果QE710比QE标710小，说明I层膜厚比标准膜厚小，如果QE710比QE标710大，且差值小于QE标710的8%，说明I层的膜厚正常，差值大于QE标710的8%，说明I层的膜过厚；（3）对电池器件N层性能的评价在390～810nm的波长范围对待测电池器件进行量子效率的测试，波长变化的步长为5nm，记录在波长为540nm处的量子效率值QE540；然后将电池器件加正向偏压进行量子效率测试，并记录有正向偏压时，在波长为540nm处的量子效率值QE+540，比较QE540与QE+540，当QE+540比QE540小，且差值小于QE540的3%，说明该电池器件的N层为正常；如果QE+540比QE540小，且差值大于QE540的3%，说明该电池器件的N层有缺陷。...

【技术特征摘要】
1.一种硅基薄膜电池PIN各层性能的评价方法，其特征在于，通过测试不同偏压条件下电池器件的量子效率值，与标准电池器件的量子效率值对比，定性判断硅基薄膜电池P、1、N各层的性能优劣，具体步骤如下(1)对电池器件P层性能的评价(a)P层厚度的评价在390 SlOnm的波长范围对待测电池器件进行量子效率测试，波长变化的步长为 5nm,记录在波长为405nm处的量子效率值QE4tl5 ;然后与标准电池器件的量子效率值QEig4tl5 比较，如果QE4tl5比QEig4tl5小，且差值大于QEig4tl5的3%，说明该电池器件P层过厚；如果QE4tl5 比QEig405大，且差值大于QEig 405的3%，说明该电池器件P层过薄；(b)P层与I层界面的性能评价在390 SlOnm的波长范围对待测电池器件进行量子效率的测试，波长变化的步长为5nm,记录在波长为405nm处的量子效率值QE4tl5 ;将待测电池器件加反向偏压测试量子效率，记录有反向偏压时，在波长为405nm处的量子效率值QE_4Q5，比较QE4ci5与QE_4(I5，如果 QE_405比QE4tl5大，且差值小于QE4tl5的5%，说明该电池器件的P层与I层界面性能优良；如果 QE_405比QE4tl5大的差值大于QE4tl5的5%，说明该电池器件的P层与I层界面...

【专利技术属性】
技术研发人员：马立云，崔介东，王芸，
申请(专利权)人：蚌埠玻璃工业设计研究院，中国建材国际工程集团有限公司，
类型：发明
国别省市：