[发明专利]一种硅基薄膜电池PIN各层性能的评价方法

说明书

技术领域

本发明涉及硅基薄膜太阳能电池技术领域，特别涉及一种硅基薄膜电池PIN各层性能的评价方法。

背景技术

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1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I-V曲线测试、评价P、I、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。

发明内容

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，本发明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、I、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。

本发明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、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；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390～810nm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