多晶硅薄膜的制備和表征.pdf

1、在石油和天然氣價格不斷上揚的今天，可再生能源(尤其是太陽能)的研究業(yè)已成為各國各大研究小組研究的重點。隨著第三代太陽能電池——薄膜太陽能電池的深入研究，要提高多晶硅薄膜太陽能電池的光伏轉(zhuǎn)換效率，制備高質(zhì)量的多晶硅薄膜是從本質(zhì)上解決問題的一個途徑。 本文在制備高質(zhì)量多晶硅薄膜方面做了些探索性的工作，通過激光Raman譜和X射線衍射儀(XRD)對熱處理前后的等離子體化學(xué)氣相沉積(PECVD)法和電子束蒸發(fā)(EBE)法所制的硅薄膜進行

2、了分析。 首先，以PECVD法為硅薄膜制備技術(shù)，實驗取得了如下結(jié)果：對PECVD法制備多晶硅薄膜的六個影響參數(shù)的調(diào)節(jié)方案是固定五個參數(shù)而調(diào)節(jié)余下的一個參數(shù)。其中，五個參數(shù)皆有三個對應(yīng)的可調(diào)值：氫氣和硅烷氣體流量比有100sccm/1sccm、100sccm/5sccm和50sccm/5sccm，射頻功率有50W、30W和10W，襯底溫度有350℃、200℃和常溫，工作壓強有24Pa、48Pa和72Pa，而沉積時間有30min、6

3、0min和90min。而電極距離有四個對應(yīng)的可調(diào)值：5.5cm、5.0cm、3.0cm和1.5cm。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)：所得薄膜皆為非晶硅薄膜。其中，對電極距離進行變更后，系統(tǒng)未能正常工作。據(jù)此可知，影響PECVD制備多晶硅薄膜的關(guān)鍵參數(shù)很有可能就是電極距離和硅烷的稀釋氣體氬氣。 為制備多晶硅薄膜，對所制非晶硅薄膜進行后續(xù)熱處理。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)：較僅經(jīng)過800℃下5h、10h和22h常規(guī)熱處理(SPC)的晶化薄膜，經(jīng)過800℃、60s快

4、速熱處理(RTP)的非晶硅薄膜在常規(guī)熱處理后所得的晶化薄膜有著更大的平均晶粒尺寸和更高的晶化率。研究結(jié)果表明：低溫短時快速熱預(yù)處理能促進在后續(xù)常規(guī)熱處理中的非晶硅薄膜的晶化過程進而提高了薄膜的晶化率。 通過分析非晶硅薄膜的晶化率和晶化所得多晶硅薄膜的殘余應(yīng)力，研究發(fā)現(xiàn)：在同一快速熱處理條件下，硅基薄膜比石英基薄膜有著更高的晶化率，而且去氫處理會降低石英基薄膜的晶化率。此外，經(jīng)過去氫處理的硅基薄膜的殘余應(yīng)力水平要低于經(jīng)過去氫處理的

5、石英基薄膜的殘余應(yīng)力水平，而且去氫處理會提高石英基薄膜的殘余應(yīng)力水平。研究結(jié)果表明：襯底性質(zhì)和去氫處理對氫化非晶硅薄膜的晶化有著重要的影響。 其次，以電子束蒸發(fā)(EBE)法為硅薄膜制備技術(shù)：分別在150℃、200℃、400℃、600℃和650℃的高真空下用電子束蒸發(fā)法制備硅薄膜并對所得薄膜分別在900℃、1000℃、1100℃和1200℃等溫度下進行為時10s、30s和50s的快速熱處理。研究發(fā)現(xiàn)：所得硅薄膜皆為非晶硅薄膜；而且