異質(zhì)結(jié)電池作為太陽(yáng)能新型電池，因具有眾多理論和實(shí)際優(yōu)勢(shì)，使它能在太陽(yáng)能電池市場(chǎng)中大放異彩。非晶硅薄膜作為異質(zhì)結(jié)電池中的關(guān)鍵材料，可保證太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換率，是異質(zhì)結(jié)電池的重要組成部分。「美能光伏」擁有的傅里葉紅外光譜儀，可測(cè)量物質(zhì)紅外吸收的頻率、強(qiáng)度和線型等，從而獲得物質(zhì)中局域結(jié)構(gòu)方面的信息。本期「美能光伏」將給您講解異質(zhì)結(jié)電池中非晶硅薄膜的紅外吸收光譜。

什么是非晶硅薄膜？非晶硅又稱無(wú)定形硅，是單質(zhì)硅的一種形態(tài)。棕黑色或灰黑色的微晶體，不具有完整的金剛石晶胞，純度不高。熔點(diǎn)、密度和硬度皆明顯低于晶體硅。非晶體硅薄膜材料相較于晶體硅，具有更加復(fù)雜多變的電學(xué)性質(zhì)，此外，非晶體硅薄膜材料的吸收系數(shù)較高、光電轉(zhuǎn)換能力更強(qiáng)。這使得它在太陽(yáng)能電池中具有較高的應(yīng)用價(jià)值和優(yōu)勢(shì)。

非晶硅薄膜紅外吸收光譜

利用「美能光伏」研發(fā)的美能傅里葉紅外光譜儀可以研究非晶硅薄膜中Si-H鍵的構(gòu)型及其分布情況，并測(cè)量出客戶想要的R結(jié)構(gòu)因子以及H含量，從而來(lái)判斷非晶硅薄膜鈍化效果的好壞情況。

非晶硅薄膜在1900~2200cm^-1范圍內(nèi)的紅外吸收峰對(duì)應(yīng)著的Si-H（n = 1~2）的伸縮膜（stretching modes），可對(duì)該波數(shù)范圍的紅外光譜進(jìn)行高斯分解擬合，得到兩個(gè)擬合峰，其中位于2000cm^-1左右的峰歸屬為Si-H鍵，2100cm^-1左右的峰歸屬為Si-H^2鍵和(Si-H2)n物種。

本征非晶硅薄膜的FTIR光譜

I2000和I2100分別為峰位在2000cm^-1和2100cm^-1左右紅外吸收峰的積分吸收強(qiáng)度。非晶硅薄膜中的H原子主要根據(jù)R*的大小來(lái)表現(xiàn)，R*越小，就意味著非晶硅薄膜中H原子主要以Si-H鍵的形式存在，這樣的非晶硅薄膜的結(jié)構(gòu)就更致密。R*越大，意味著非晶硅薄膜中的H原子更多是以Si-H2鍵或(Si-H2)n物種的形式存在，這樣的非晶硅薄膜結(jié)構(gòu)疏松，且包含了較多的孔洞和缺陷，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也較差。

保證鈍化優(yōu)良的原因對(duì)于非晶硅異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池中的本征非晶硅層，需要非晶硅薄膜具有高含量的Si-H鍵，低含量的Si-H2鍵和致密的薄膜結(jié)構(gòu)，才能具有良好的鈍化性能，從而獲得高效的非晶硅異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池。且由于非晶硅的氫含量比微晶硅、納米晶硅的要高，所以這也是它鈍化效果良好的原因之一。
美能傅里葉紅外光譜儀

美能傅里葉紅外光譜儀利用干涉儀干涉調(diào)頻的工作原理，將光源發(fā)出的光經(jīng)Michelson干涉儀變成干涉光，再使干涉光照射到樣品，接收器接收到帶有樣品信息的干涉光，再由計(jì)算機(jī)軟件經(jīng)傅里葉變換即可得到樣品的光譜圖。

美能傅里葉紅外光譜儀擁有高性能的電子系統(tǒng)，可快速進(jìn)行精準(zhǔn)的定性與定量分析，也可測(cè)量各種類(lèi)型的樣品。并將樣品中某一元素的含量通過(guò)計(jì)算快速得出，實(shí)時(shí)生成其數(shù)據(jù)，并且保證數(shù)據(jù)的真實(shí)性與可靠性。

一塊太陽(yáng)能電池的性能高低往往是由附在其表面的薄膜所直接決定的，這就間接凸顯出了薄膜的重要性。非晶硅薄膜作為薄膜成員，理所當(dāng)然的成為太陽(yáng)能電池性能的關(guān)鍵樞紐。為了表征非晶硅薄膜的鈍化狀況，就必須通過(guò)傅里葉紅外光譜儀來(lái)判斷，「美能光伏」所擁有的傅里紅外光譜儀，可輕易分析出非晶硅薄膜的具體情況，并通過(guò)各種優(yōu)勢(shì)給予理論與實(shí)踐補(bǔ)充，便于用戶進(jìn)行操作或使用！