非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池材料PECVD關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)是制備非晶硅太陽(yáng)能電池a-Si∶H薄膜材料應(yīng)用最廣泛的技術(shù)。非晶硅材料在可見光內(nèi)有較高的吸收系數(shù)，原材料來源廣泛，可實(shí)現(xiàn)低成本的大面積薄膜沉積，使之具有有廣闊的應(yīng)用前景。然而沉積高質(zhì)量的非晶硅薄膜材料對(duì)PECVD設(shè)備技術(shù)性能要求很高，其中關(guān)鍵技術(shù)包括系統(tǒng)的反應(yīng)室內(nèi)電場(chǎng)、溫度場(chǎng)、氣流場(chǎng)以及輔助磁場(chǎng)的分布。
　　 本文采用計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬的方法對(duì)PECVD的關(guān)鍵技術(shù)逐項(xiàng)做了分析，首先建立平板電極模

2、型，研究了電源頻率，接入點(diǎn)及電極尺寸對(duì)電場(chǎng)分布的影響；然后對(duì)整體加熱和基片底座加熱兩種溫度場(chǎng)及“極板噴淋”和“穿堂風(fēng)”兩種進(jìn)氣方式的氣流分布模擬計(jì)算；
　　 結(jié)果表明射頻電源頻率越高，電極面積越大電場(chǎng)非均勻性也越大；整體加熱基片表面溫度很均勻，基片座加熱方式在邊緣處溫度有所下降。
　　 “極板噴淋”布?xì)夥绞?，中心處壓力高，邊緣處壓力低；氣體流速則是中心處流速小，邊緣流速大。隨著進(jìn)氣流量的增加基片表面壓力分布和氣流速度的不

3、均勻性呈線性增加；“穿堂風(fēng)”進(jìn)氣方式，電極板區(qū)間壓力梯度從進(jìn)氣口指向出氣口線性減小，氣流速度整體較均勻波動(dòng)小。
　　 對(duì)輔助PECVD的均勻磁場(chǎng)和磁鏡場(chǎng)模擬分析，優(yōu)化設(shè)計(jì)了螺線管的纏繞方式，得到了均勻磁場(chǎng)。并討論了磁鏡場(chǎng)磁鏡比的調(diào)節(jié)方式，獲得了這兩種磁場(chǎng)分布規(guī)律。
　　 通過各場(chǎng)量分布特性的研究，提出PECVD主要設(shè)計(jì)方案：室壁整體加熱，選用13.56MHz射頻電源，加裝無側(cè)邊屏蔽罩的極板噴淋進(jìn)氣方式，極板間距40mm左

4、右，能夠獲得較好的綜合性能參數(shù)。
　　 其研究結(jié)果為制備a-Si∶H薄膜材料的PECVD技術(shù)應(yīng)用提供了理論依據(jù)。
　　 等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)是制備非晶硅太陽(yáng)能電池a-Si∶H薄膜材料應(yīng)用最廣泛的技術(shù)。非晶硅材料在可見光內(nèi)有較高的吸收系數(shù)，原材料來源廣泛，可實(shí)現(xiàn)低成本的大面積薄膜沉積，使之具有有廣闊的應(yīng)用前景。然而沉積高質(zhì)量的非晶硅薄膜材料對(duì)PECVD設(shè)備技術(shù)性能要求很高，其中關(guān)鍵技術(shù)包括系統(tǒng)的反應(yīng)室內(nèi)電

5、場(chǎng)、溫度場(chǎng)、氣流場(chǎng)以及輔助磁場(chǎng)的分布。
　　 本文采用計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬的方法對(duì)PECVD的關(guān)鍵技術(shù)逐項(xiàng)做了分析，首先建立平板電極模型，研究了電源頻率，接入點(diǎn)及電極尺寸對(duì)電場(chǎng)分布的影響；然后對(duì)整體加熱和基片底座加熱兩種溫度場(chǎng)及“極板噴淋”和“穿堂風(fēng)”兩種進(jìn)氣方式的氣流分布模擬計(jì)算；
　　 結(jié)果表明射頻電源頻率越高，電極面積越大電場(chǎng)非均勻性也越大；整體加熱基片表面溫度很均勻，基片座加熱方式在邊緣處溫度有所下降。
　　

6、“極板噴淋”布?xì)夥绞?，中心處壓力高，邊緣處壓力低；氣體流速則是中心處流速小，邊緣流速大。隨著進(jìn)氣流量的增加基片表面壓力分布和氣流速度的不均勻性呈線性增加；“穿堂風(fēng)”進(jìn)氣方式，電極板區(qū)間壓力梯度從進(jìn)氣口指向出氣口線性減小，氣流速度整體較均勻波動(dòng)小。
　　 對(duì)輔助PECVD的均勻磁場(chǎng)和磁鏡場(chǎng)模擬分析，優(yōu)化設(shè)計(jì)了螺線管的纏繞方式，得到了均勻磁場(chǎng)。并討論了磁鏡場(chǎng)磁鏡比的調(diào)節(jié)方式，獲得了這兩種磁場(chǎng)分布規(guī)律。
　　 通過各場(chǎng)量分布特