PECVD硅薄膜的微觀結(jié)構(gòu)及光-電學性能研究.pdf

1、硅薄膜太陽能電池作為一種新型太陽能電池,因其低耗材、低成本、制備工藝簡單和便于大規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)點,使其具有廣闊的市場應用前景。但是硅薄膜內(nèi)部的結(jié)構(gòu)缺陷導致其光電轉(zhuǎn)換效率低并且電池穩(wěn)定性差,限制了硅薄膜太陽能電池的發(fā)展。本課題從材料學角度出發(fā),直接制備晶化的硅薄膜,從本質(zhì)上優(yōu)化非晶硅的無序網(wǎng)絡結(jié)構(gòu),降低結(jié)構(gòu)缺陷對載流子運動的影響,改善硅薄膜的電學性能,從而達到提高硅薄膜太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率以及穩(wěn)定性的目的。
　　本文采用等離子體增

2、強化學氣相沉積(PECVD)技術(shù),在其它工藝參數(shù)最優(yōu)的條件下,制備了不同沉積時間和不同反應氣體氣流量兩個系列的硅薄膜樣品,利用臺階儀、原子力顯微鏡、X射線衍射儀、透射電子顯微鏡、紫外一可見分光光度計和少子壽命儀等不同的檢測分析方法,研究了沉積時間和反應氣體氣流量對硅薄膜的微觀結(jié)構(gòu)和光/電學性能的影響,并且討論了硅薄膜的生長過程中的結(jié)構(gòu)變遷。研究結(jié)果表明:
　　PECVD方法制備硅薄膜的微觀結(jié)構(gòu)變遷過程為:沉積初始階段,薄膜首先沉積

3、幾十納米的非晶過渡層,隨著沉積時間的延長,薄膜內(nèi)部能量累積增大使其出現(xiàn)晶化現(xiàn)象,微觀結(jié)構(gòu)由非晶相向晶相轉(zhuǎn)變,晶粒的大小及分布不均勻,并且薄膜的晶化率和晶粒尺寸隨時間的延長而增大,達到一定程度后,其增長趨勢變緩。硅薄膜的厚度和沉積速率隨沉積時間的延長而增大,光學帶隙呈先增大后減小的趨勢,少子壽命明顯提高。這說明在一定范圍內(nèi)延長沉積時間有利于提高硅薄膜的原子排列有序度及其電學性能,進而提高硅薄膜太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。
　　隨著反應