氫化微晶硅薄膜材料及其在硅基薄膜太陽(yáng)電池中的應(yīng)用研究.pdf

1、由氫化微晶硅(μc-Si∶H)與氫化非晶硅(a-Si∶H)構(gòu)成的a-Si∶H/μc-Si∶H疊層太陽(yáng)電池（micromorph電池），可以更充分地利用太陽(yáng)光，并且可以將光學(xué)吸收譜的紅限波長(zhǎng)拓展到1100nm左右。正因?yàn)槿绱?，micromorph電池被認(rèn)為是硅基薄膜電池的新一代技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)低成本硅基薄膜太陽(yáng)電池的重要技術(shù)途徑，也是薄膜電池產(chǎn)業(yè)化的新方向。但是由于a-Si∶H電池具有光致衰退效應(yīng)，以及μc-Si∶H電池的工藝窗口窄，制備難度

2、大，而阻礙了micromorph電池的進(jìn)一步發(fā)展與應(yīng)用。
　　 器件質(zhì)量級(jí)μc-Si∶H材料的制備是實(shí)現(xiàn)高效率μc-Si∶H太陽(yáng)電池的關(guān)鍵。本論文采用射頻等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積（RF-PECVD）技術(shù)，通過(guò)高氫稀釋技術(shù)制備具有超高結(jié)晶率的籽晶層材料，并研究了各個(gè)工藝參數(shù)對(duì)μc-Si∶H體材料的性質(zhì)的影響，最后討論了將μc-Si∶H材料應(yīng)用到μc-Si∶H電池以及micromorph電池中的情況。本論文的研究工作主要分為以下幾個(gè)

3、方面:
　　 一、具有超高結(jié)晶率的籽晶層的制備在本論文的實(shí)驗(yàn)研究中，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)5％的HF溶液腐蝕8分鐘后的玻璃，有利于籽晶層的制備;在非晶玻璃襯底上生長(zhǎng)μc-Si∶H材料，材料會(huì)在生長(zhǎng)方向上表現(xiàn)出不均勻性，即厚度越大，材料的晶化率越高。經(jīng)過(guò)優(yōu)化，制備出了厚度為45nm，具有[220]擇優(yōu)晶向，且晶化率高達(dá)88.15％的籽晶層材料。
　　 二、各個(gè)工藝參數(shù)對(duì)體材料的作用與影響在具有超高結(jié)晶率籽晶層的基礎(chǔ)上研究了各個(gè)工藝參數(shù)對(duì)

4、體材料的作用與影響。結(jié)果表明:(1)在一定的范圍內(nèi)，襯底溫度的提高，有利于放氫環(huán)境的改善，沉積的薄膜性能變好。(2)沉積壓強(qiáng)通過(guò)影響等離子體中的電子溫度的高低，來(lái)間接地對(duì)μc-Si∶H薄膜材料的沉積速率和質(zhì)量產(chǎn)生影響。(3)硅烷濃度是決定材料結(jié)晶率的關(guān)鍵因素。(4)輝光功率在制備器件質(zhì)量級(jí)μc-Si∶H材料的過(guò)程中，起著十分關(guān)鍵的作用。選擇合適的輝光功率，既能保證材料有一定的晶化，又能避免重離子對(duì)薄膜的轟擊損傷。
　　 以上各個(gè)

5、工藝參數(shù)間相互影響、相互制約，故需要找到一個(gè)最佳的工藝參數(shù)組合點(diǎn)，才能制備出性能較好的材料。經(jīng)過(guò)優(yōu)化組合，制備出了結(jié)晶率為54.73％，光敏性在1000左右，且具有一定的[220]擇優(yōu)取向的μc-Si∶H材料。
　　 三、μc-Si∶H材料在μc-Si∶H薄膜電池中的應(yīng)用我們把μc-Si∶H材料應(yīng)用到μc-Si∶H薄膜電池中，并對(duì)P層和I/N界面進(jìn)行了優(yōu)化，制備出了效率為4.25％(Jsc:14.15mA/cm2、Voc:0.5