第三章 實驗結果與討論
本研究以 High-k HfO2當作抗反射膜的材料，HfO2抗反射膜折射率約為 2，抗 反射膜的波長設定為 400nm，計算出的抗反射膜厚度為 50nm，將抗反射膜以爐管 不同溫度退火，沉積於太陽能電池上，再利用 PIV-100（100Ｖ-10Ａ）I-V 量測設備 量測太陽能電池的電性參數，以及太陽能電池 I-V 曲線結果。
3.2 太陽能電池 太陽能電池 太陽能電池 太陽能電池 I-V 曲線分析 曲線分析 曲線分析 曲線分析
爐管 400℃退火後如（圖 3-2 至圖 3-5），相同製程不同位置所量測出的抗反射 膜 I-V 曲線圖，量測的元件編號為 W-01~W-04，（圖 3-5）為元件所量測出的最高效 率 13.5%，（圖 3-6 至圖 3-9）為 500℃退火後，相同製程不同位置所量測出抗反射膜 I-V 曲線圖，量測元件編為 V-01~V04，（圖 3-9）為元件所量測出的最高效率 14.4%。
圖 3-2 W-01 400℃退火 I-V 曲線圖
圖 3-3 W-02 400℃退火 I-V 曲線圖
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
0 10 20 30 40
C u rr e n t (m A /c m
2)
Voltage(V) Voc=0.591 (V) Isc=132 (mA) FF=64.5 %
Jsc=33 (mA/cm
2) Effienicy%=12.8 %
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
0 10 20 30 40
C u rr e n t (m A /c m
2)
Voltage(V) Voc=0.590 (V) Isc=132 (mA) FF=63.5 %
Jsc=33 (mA/cm
2)
Effienicy%=12.6 %
圖 3-4 W-03 400℃退火 I-V 曲線圖
圖 3-5 W-04 400℃退火 I-V 曲線圖
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
0 10 20 30 40
C u rr e n t (m A /c m
2)
Voltage(V)
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
0 10 20 30 40
C u rr e n t (m A /c m
2)
Voltage(V)
Voc=0.596 (V) Isc=136 (mA) FF=66.5 %
Jsc=34 (mA/cm
2) Effienicy%=13.5 % Voc=0.595 (V) Isc=136 (mA) FF=65.5 %
Jsc=34 (mA/cm
2)
Effienicy%=13.2 %
圖 3-6 V-01 500℃退火 I-V 曲線圖
.
圖 3-7 V-02 500℃退火 I-V 曲線圖
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
0 10 20 30 40
C u rr e n t (m A /c m
2)
Voltage(V)
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
0 10 20 30 40
C u rr e n t (m A /c m
2)
Voltage(V) Voc=0.597 (V) Isc=136 (mA) FF=67.3 %
Jsc=34.2 (mA/cm
2) Effienicy%=13.7 %
Voc=0.597 (V) Isc=137 (mA) FF=67.2 %
Jsc=34.2 (mA/cm
2)
Effienicy%=13.9 %
圖 3-8 V-03 500℃退火 I-V 曲線圖
圖 3-9 V-04 500℃退火 I-V 曲線圖
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
0 10 20 30 40
C u rr e n t (m A /c m
2)
Voltage(V)
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
0 10 20 30 40
C u rr e n t (m A /c m
2)
Voltage(V) Voc=0.598 (V) Isc=137 (mA) FF=69.3 %
Jsc=34.2 (mA/cm
2) Effienicy%=14.2 %
Voc=0.599 (V) Isc=137 (mA) FF=70.3 %
Jsc=34.2(mA/cm
2)
Effienicy%=14.4 %
3.3 太陽能電池 太陽能電池 太陽能電池 太陽能電池（ （ （life time） （ ） ） ）
太陽能電池主要是一個 p-n 接面的元件，當入射光子被電池吸收之後，只有在 少數載子擴散長度內的電子和電洞才可經由擴散作用移動到空乏區內，而空乏區的 電子電洞對會受到內建電場的作用而形成光電流，所以太陽能電池內主要的工作模 式是以少數載子為主，而擴散長度又和少數載子的生命期成正比關係，因此少數載 子的生命期和太陽能電池的轉換效率有直接的關係，（表 3-1）為 HfO2與 Si3N4抗 反射膜，利用活存期測試儀（WT-2000）量測設備所量測太陽能電池 life time。
表 3-1 抗反射膜 Life time 分析表
3.4 太陽能電池電性參數比較 太陽能電池電性參數比較 太陽能電池電性參數比較 太陽能電池電性參數比較
表 3-2 為模組標準測試條件，太陽光譜為AM1.5，太陽能電池溫度 25℃，太陽 輻射強度 1000W/m2，元件尺寸為 4cm2，HfO2在爐管退火溫度 400℃及 500℃ O2流 量 1000sccm 10min 條件下所量測出的太陽能電池電性參數，我們與標準抗反射膜 Si3N4作比較，從數據來看我們所選擇的抗反射膜 HfO2材料，其最高的轉換效率略 低於氮化矽的效率，但其效率值並不會差太多，（圖 3-10）為 HfO2與 Si3N4的 I-V 曲線圖。
材料 n 值 厚度(nm) 電阻值(Ω) Life time (µs)
HfO2 2 50 68 6.99
HfO2 2 50 68 7.886
Si3N4 1.9 96 68 8.199
表 3-2 太陽能電池電性參數
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
0 10 20 30 40
Si 3 N 4 HfO 2 500 o
C anneal HfO 2 400 o
C anneal
C u rr e n t (m A /c m 2 )
Voltage(V)
圖 3-10 HfO2與 Si3N4的 I-V 效率曲線圖
材料 Voc(mV) Isc(mA) Jsc (mA/cm2) FF% EFF%
HfO2(400℃) 596 136 34 66.5 13.5
HfO2(500℃) 599 137 34.2 70.3 14.4
Si3N4 619 146 36.4 68.3 15.3
3.5 抗反射膜反射率比較 抗反射膜反射率比較 抗反射膜反射率比較 抗反射膜反射率比較
在 400℃及 500℃退火的 HfO2的反射率有明顯的比標準的 Si3N4來的好，但是 在效率值上 400℃及 500℃退火的 HfO2卻略低於 Si3N4，如（圖 3-11）原因有可能 我們在做太陽能電池過程中金屬銀與抗反射膜之間的接觸沒有很好造成阻抗過大所 以造成效率沒有提升，由於製作太陽能電池過程中有很多的步驟都會去影響到反射 率及效率，所以抗反射膜材料的選擇，如何將材料與製程的搭配，來達到提高效率 降低反射率是很重要的。
圖3-11 HfO2與Si3N4反射率
300 400 500 600 700 800 900 0
10 20 30 40 50
S u rf a c e R e fl e c ti o n (% )
wavelength(nm)
Si
3N
4