多晶硅薄膜太阳电池效率影响因素的研究

研究了影响单晶硅衬底的多晶硅薄膜太阳电池转换效率的因素,得到该种电池的快速热化学汽相沉积（RTCVD）的最传教条件,同时改进了制备薄膜太阳电池的若干工艺问题,得到了转换效率为14．08％的太阳电池,其填充因子为0．808。     

射频功率对反应磁控溅射法沉积的a-C:F薄膜的影响

以高纯石墨作靶、CHF3／Ar作源气体，采用反应磁控溅射沉积法制备了具有低介电常数(k～2．18)的氟化非晶碳(a—C：F)薄膜．薄膜的结构和性质由红外吸收光谱、紫外可见光光谱、沉积速率及介电常数等作了表征，有关数据显示，薄膜的沉积速率随着射粒输入功率的增大而上升，所沉积的a—C：F薄膜中存在着一定比例的苯环结构，改变射频功率可以改变薄膜中的F／C比值，调制薄膜中环式结构与链式结构的比例，从而影响薄膜的介电常数和光学带隙等性能。     

电化学沉积时间对CaMoO_4薄膜制备影响研究

采用恒电流电化学制备技术,在高纯金属钼基体上直接制备了白钨矿结构的CaMoO4薄膜.研究发现电化学沉积时间对薄膜的表面形貌、晶格参数、薄膜附着力等有重要的影响,为了沉积出结晶良好、附着力较强的CaMoO4多晶薄膜,将沉积时间控制在工作电极电位达最大值所需时间附近比较好.     

温度对RTCVD法制备多晶硅薄膜生长的影响

多晶硅薄膜太阳电池是21世纪最具发展潜力的薄膜太阳电池.如何快速、大面积、高质量地沉积多晶硅薄膜一直是多晶硅薄膜太阳电池研究中的一个核心问题.文中以SiHCl3为硅源、B2H6为掺杂气,采用先进的快热化学气相沉积法(RTCVD)制备了大晶粒的多晶硅薄膜.所制备的薄膜厚度为30~40μm,沉积速率达3~7μm/min.文中还分析了沉积温度对多晶硅薄膜生长速率及晶体微观结构的影响.结果表明:当沉积温度在900~1170℃时,平均生长速率随温度近似单调递增,此时薄膜生长由表面反应阶段控制;随着温度的升高,薄膜平均晶粒尺寸也由900℃时的不足3μm增长到1170℃时的超过30μm;温度较低时,薄膜易向[220]方向生长;温度达到1170℃时,多晶硅薄膜有向[111]方向生长的趋势.     

沉积速率对HfO_2薄膜应力和光学特性的影响

利用电子枪蒸镀法制备了HfO2薄膜,控制沉积速率分别为3.3/s、5.5/s和9.6/s.利用ZGYO干涉仪、UV3101-PC分光光度计、D/Max-ⅢA型X射线衍射仪和JSM-6700F冷场发射扫描电镜对样品进行了测试.结果表明:在本实验条件下制备的HfO2薄膜都是非晶态结构.样品的残余应力与本征应力变化趋势相同,都随沉积速率的加快先增后减,沉积速率为3.3/s时应力最小.不同沉积速率下制备样品的折射率都是正常色散,3.3/s沉积的样品色散较小并且有较好的表面平整度.这些结果为制备高性能HfO2薄膜提供参考.     

SSP衬底上多晶硅薄膜电池的研究

从简化步骤、降低成本的角度出发,采用快速热化学气相沉积(RTCVD)法在低纯颗粒带硅(SSP)衬底上制备出了多晶硅薄膜太阳电池.测试结果表明,实验室制备的无钝化、无减发射膜的多晶硅薄膜太阳电池获得了3.57%的转换效率.并在此基础上提出采用氢钝化、减反射、快速生长和隔离技术,期待电池效率能有进一步的提高.     

薄膜沉积过程的分子动力学模拟

应用嵌入原子势作为势函数，对薄膜沉积过程进行分子动力学模拟，来模拟不同工艺条件下的成膜过程、薄膜质量及各参数变化对成膜的影响．结果表明，衬底温度越高，则原子在薄膜表面的扩散能力越强，薄膜内部的空位密度越小．但衬底温度对薄膜质量的影响只在一定范围内比较明显；原子自身携带的能量越高，则其扩散能力也越强，特别是在衬底温度较低时，这项影响越大；随着原子入射角的增大，薄膜表面的纤维状生长及阴影响应越明显，薄膜的质量则明显下降．     

温度对多晶硅薄膜迁移率的影响

本文研究了多晶硅薄膜在－１９５℃到９６℃的环境温度下霍尔迁移率变化的规 律。在Ｓｅｔｏ提出的多晶硅薄膜导电模型的基础上，进一步从理论上分析了迁移率随 环境温度变化的规律。对非高度简并化的多晶硅薄膜样品，先是随环境温度升高而增 大，达到极值后，又随温度的继续升高而降低，并且指出达到极值的温度和晶粒边界 的势垒高度有关，理论分析和实验结果一致。对高度简并化的多晶硅薄膜样品，实验 结果表明．当测试温度上升到－１６５℃以后直到８０℃，其迁移率基本上不随温度变 化．     

电子密度对PCVD制备SnO_2导电薄膜的影响

利用双探针测得了管式射频等离子体反应器内电子密度的轴向和角向分布,并制得了SnO_2透明导电薄膜.实验表明,薄膜的沉积速率、电学性能及结晶形态受等离子体电子密度的影响较大.在电子密度高的地方,薄膜沉积速率快,薄膜电阻低,其薄膜的晶粒也均匀细微密集.     

掺氧多晶硅薄膜退火特性的研究

掺氧多晶硅薄膜作为钝化膜己成功地应用于半导体器件。为了适应器件制造过程中的高温热处理,有必要探讨膜的高温热退火物理效应。本文从薄膜的腐蚀速率、膜的厚度以及膜的折射率随不同退火温度的变化,显示了掺氧多晶硅薄膜经高温退火的致密效应。而从膜的红外吸收谱测量表明膜中含氧量基本不变,但Si-O键吸收峰随着退火温度的升高向高频方向移动,并且愈益接近SiO_2的红外吸收谱。由此说明高温热退火使无定形的生长层薄膜再结构为Si多晶颗粒和SiO_2。使膜中SiO_2成份随着退火温度升高也跟着增加。     

用区熔技术改善多晶硅薄膜颗粒硅带衬底的质量

以颗粒硅带为衬底,通过化学气相沉积法制备多晶硅薄膜作为太阳电池的活性层．为了改善硅带衬底的质量,引入区熔再结晶的方法,期望将其表面平整度及结晶质量进一步提高,进而改善以其为衬底的多晶硅薄膜质量．借助台阶仪、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等手段对颗粒硅带及多晶硅薄膜进行了表面轮廓、结晶质量和微观形貌的表征．结果表明：区熔后的颗粒硅带表面平整度得到了较好的改善;表面具有[311]择优方向的硅带区熔后都倾向[111]择优;在区熔硅带衬底上沉积的多晶硅薄膜晶粒尺寸在100μm以上,但暂无明显证据证明区熔对薄膜结晶质量有显著提高．     

简论发展我国太阳电池及多晶硅产业

对国内外太阳能光伏发电产业的发展现状进行了评述,指出了我国光伏发展在政策、技术和应用方面存在的一些问题,并就我国太阳电池与多晶硅材料关键技术的发展提出了看法与建议。     

掺氧多晶硅薄膜退火特性的研究

掺氧多晶硅薄膜作为钝化膜已成功地应用于半导体器件.为了适应器件制造过程中的高温热处理,有必要探讨膜的高温热退火物理效应.本文从薄膜的腐蚀速率、膜的厚度以及膜的折射率随不同退火温度的变化,显示了掺氧多晶硅薄膜经高温退火的致密效应.而从膜的红外吸收谱测量表明膜中含氧量基本不变,但Si-O键吸收峰随着退火温度的升高向高频方向移动,并且愈益接近SiO_2的红外吸收谱.由此说明高温热退火使无定形的生长层薄膜再结构为Si多晶颗粒和SiO_2.使膜中SiO_2成份随着退火温度升高也跟着增加.     

PECVD法低温制备微晶硅薄膜的晶化控制

采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法在玻璃衬底上低温制备了微晶硅(μc-Si:H)薄膜。利用拉曼(Raman)散射谱、原子力显微镜(AFM)研究了H2稀释、衬底温度、射频功率等对薄膜晶化的影响。研究结果表明,当H2稀释比从95%升高到99%、衬底温度从200℃逐渐升高到400℃、硅膜的晶化率逐渐提高,结构逐渐由非晶向微晶转变,射频功率对薄膜晶化的影响有一最优值。     

355 nm YAG皮秒脉冲激光晶化非晶硅薄膜的研究

 使用355 nm YAG皮秒脉冲激光对250 nm厚的非晶硅薄膜进行激光晶化的研究,并利用金相显微镜、拉曼光谱和X射线能谱（EDS: energy dispersive spectrometer）等对晶化样品进行了分析。结果表明：随着激光脉冲能量的增加,完全熔区和部分熔区的宽度均明显增大。在所研究的脉冲能量范围内（15 μJ—860 μJ）,所有样品的完全熔区的拉曼光谱均无非晶硅或晶体硅的特征峰,而位于完全熔区边缘的部分熔区的拉曼光谱却显示出晶体硅的特征峰,这可能是因为完全熔区接受到的激光能流密度过大,造成区内绝大部分非晶硅薄膜气化蒸发。这个推测进一步得到了X射线能谱分析结果的证实。X射线能谱分析结果表明,完全熔区的成份主要是玻璃与硅反应生成的硅化物,其表面被二氧化硅层所覆盖。     

关于硅薄膜液相外延中氧化问题的若干讨论

从热力学角度对ＬＰＥ中同时 Ｓｉ氧化与ＳｉＯ２腐蚀的动态平衡过程进行了分析,表明在Ｓｉ的低温同质液相外延中,一般的ＬＰＥ条件很难解决防止Ｓｉ的氧化问题。作者尝试采用饱和Ｓｎ源保护Ｓｉ衬底的方法来解决硅氧化问题,通过对外延层表面形貌和成分的分析研究,表明采用Ｓｎ源保护成功地解决了硅的氧化问题。