異質(zhì)結(jié)電池作為太陽能新型電池，因具有眾多理論和實(shí)際優(yōu)勢，使它能在太陽能電池市場中大放異彩。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)。這使得它在太陽能電池中具有較高的應(yīng)用價(jià)值和優(yōu)勢。

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，并測量出客戶想要的R結(jié)構(gòu)因子以及H含量，從而來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)的紅外吸收峰對應(yīng)著的Si-H（n = 1~2）的伸縮膜（stretching modes），可對該波數(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)良的原因對于非晶硅異質(zhì)結(jié)太陽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，也可測量各種類型的樣品。并將樣品中某一元素的含量通過計(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，就必須通過傅里葉紅外光譜儀來判斷，「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，并通過各種優(yōu)勢給予理論與實(shí)踐補(bǔ)充，便于用戶進(jìn)行操作或使用！