陶瓷衬底上多晶硅薄膜太阳电池研究进展

多晶硅薄膜太阳电池在提高电池效率和大幅度降低成本等方面具有极大潜力.陶瓷材料是高温路线制备多晶硅薄膜电池最常用的衬底材料之一.本文介绍了陶瓷衬底上多晶硅薄膜的制备方法及其电池结构和相关工艺,最后综述了当前该领域的最新研究进展.     

多孔硅在太阳能电池应用中的相关研究

本文用化学腐蚀法在多晶硅基片上制作多孔硅,通过SEM、XPS对多孔硅的表面微结构及其组成进行了研究,定性地分析了氧在多孔硅层中的作用及主要热行为.分析了多孔硅用于太阳能电池时应注意的问题:多孔层微孔尺寸、太阳电池工艺中各热处理过程的温度和时间、多孔层与电极材料是否形成欧姆接触及快速热氧化(RTO)的钝化效果.     

PECVD沉积微晶硅薄膜过程中氢原子对透明导电膜的影响

研究了等离子体放电过程中氢原子对单层SnO2和SnO2/ZnO双层透明导电膜的影响.发现当衬底温度超过150℃,H等离子体处理使SnO2薄膜的透光率显著降低.当在SnO2薄膜表面沉积一层ZnO时,既使ZnO膜的厚度为50nm,也可有效地抑制H原子对SnO2的还原效应,并在SnO2/ZnO双层膜上制备了转换效率为3.8%的微晶硅薄膜太阳电池.     

硼掺杂比对p型微晶硅薄膜生长特性的影响

采用射频等离子体增强化学气相沉积法制备了硼不同掺杂比系列的p型微晶硅薄膜。采用光发射谱仪对薄膜的沉积过程进行了原位表征,采用喇曼光谱和椭圆偏振光谱仪对薄膜的结构及性能进行了分析。结果表明:随着硼掺杂比的增加,SiH*,Hα和Hβ的发射峰强度都呈现出先快速减小然后达到稳定状态的特点。在硼小剂量掺杂时,硼的催化作用促进了薄膜的晶化;但是随着硼掺杂比的进一步增加,薄膜的晶化率下降。在薄膜生长过程中,薄膜的沉积速率和生长指数β均随掺杂比的增加而增加,这主要是因为硼不仅促进了薄膜生长还加速了薄膜的粗糙化。     

掺磷硅薄膜的微结构及电特性研究

采用喇曼散射谱、扫描电子显微镜(SEM)和X-射线衍射(XRD)对掺磷硅薄膜的微结构进行了分析,并对掺杂前后薄膜的暗电导进行了测试,结果表明:掺磷后导致薄膜的非晶化。与本征氢化微硅晶(μc-Si:H)薄膜相比,掺杂后薄膜暗电导率略有降低,但降低的程度与具体的沉积条件有关。另外掺杂薄膜易进行快速光热退火晶化。     

快速热退火前后ZnO及ZnO/Al薄膜性质的研究

鉴于直流反应溅射制ZAO膜对反应条件敏感,研究发现,经快速热退火(RTA)处理能放宽对反应条件的要求。实验中ZnO及ZnO/Al薄膜用直流反应磁控溅射法制备。选用金属Zn及金属合金Zn/Al靶。经快速热退火(RTA)后,通过XRD,UV-VIS-NIR分光光度计、四探针测方电阻等,研究了经不同温度RTA后ZnO及ZnO/Al薄膜的结晶状况、方电阻、电阻率、可见光透过率等的变化。对传统热退火和RTA进行了比较:经RTA600℃后电阻率减小5~9个数量级,达1×10–3·cm。     

放电功率对VHF-PECVD微晶硅薄膜生长过程的影响

采用基于有限元的数值模拟方法,研究了VHF-PECVD法制备微晶硅薄膜的等离子体放电和气相反应过程,模拟了放电功率对等离子体特性及气相化学的影响,并与光发射谱(OES)在线监测结果进行了比较.模拟结果表明:当放电功率从30 W增大至70W时,等离子体中心区域的电子温度t基本保持不变,电子浓度ne和等离子体电势Φ线性增大;气相中H和SiH3等基元浓度逐渐增大,二者的浓度比nH/nSiH3亦随功率单调增大,模拟结果与OES测量结果吻合的很好.最后,根据数值模拟结果,对实验上不同放电功率下微晶硅薄膜的生长特性进行了解释.     

氧化锌微米棱棒的水热法制备和稀土掺杂

本文采用水热法,通过改变溶剂制备了不同形貌的氧化锌微米棱棒,并尝试对其进行稀土Er3+的掺杂.通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、荧光光谱(PL)及分光光度计对所得产物的组成、形貌、发光性能和光学特性进行了研究.实验表明:醇-水的环境有利于得到形态均匀的微米棱棒,醇水比例为1∶2.5,激子辐射复合发光与缺陷发光的比例最高,缺陷浓度最低,晶体质量最高.随着Er3+掺杂浓度的增加吸收强度增强,Er3+掺杂浓度达4mol;时吸收度不再变化.     

VHF-PECVD沉积本征微晶硅薄膜激活能特性研究

采用激活能测试装置测量VHF-PECVD高速沉积的本征微晶硅薄膜,并对不同晶化率的样品和不同沉积功率、不同沉积压强条件下沉积制备的样品的激活能进行了分析研究.结果表明:在非晶-微晶相变域附近,激活能随着晶化率的升高而降低;随着沉积功率的增大和沉积气压的增大,沉积速率提高,样品的激活能升高,通过提高沉积功率和沉积气压可以有效的抑制氧污染.     

Deposition pressure effect on the surface roughness scaling of microcrystalline silicon films

The scaling behaviour of surface roughness evolution of microcrystalline silicon (μc-Si:H) films prepared by very-high frequency plasma-enhanced chemical vapour deposition (VHF-PECVD) has been investigated by using a spectroscopic ellipsometry (SE) technique. The growth exponent β was analysed for the films deposited under different pressures P_g. The results suggest that films deposited at P_g = 70 Pa have a growth exponent β about 0.22, which corresponds to the definite diffusion growth. However, abnormal scaling behaviour occurs in the films deposited at P_g = 300 Pa. The exponent β is about 0.81 that is much larger than 0.5 of zero diffusion limit in the scaling theory. The growth mode of μ c-Si:H deposited at P_g= 300 Pa is clearly different from that of μc-Si:H at P_g = 70 Pa. Monte Carlo simulations indicate that the sticking process and the surface diffusion of the radicals are two key factors to affect the growth mode under different pressures. Under P_g= 300 Pa, β>0.5 is correlated with the strong shadowing effect resulting from the larger sticking coefficient.