微波等离子体化学气相沉积硅薄膜的研究

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1、摘要硅薄膜有非晶硅(a．Si)薄膜和多晶硅(p．Si)薄膜两种，其性能优异，能取代晶体硅应用于太阳能电池。a—Si和P—Si薄膜用来制备太阳能电池，不仅制备工艺简单、便于大面积连续化生产，而且所需硅薄膜厚度很薄(约为晶体硅的1／100)，大大降低了生产成本。另外，采用两种硅薄膜共同制备的a．Si／p．Si叠层太阳能电池，不仅能降低了a—Si薄膜太阳能电池的光致衰减效应，而且增加了P—Si薄膜太阳能电池的光谱响应带宽，提高了太阳能电池光电转换效率，具有很强的实用价值，已成为国内外科学研究的热点问题。本文采用石英钟罩微波等离子体化学气相沉积装置进行了硅薄膜的沉积研究，

2、并采用扫描电子显微镜(SEM)、激光拉曼光谱(Raman)和傅立叶红外透射光谱仪(FTIR)、原子力显微镜(AFM)、能谱仪(EDAX)等测试方法对所制备的硅薄膜的表面形貌、晶化程度、沉积速率、元素成分、表面平整度、晶粒大小以及光学性能进行了表征。在a．Si薄膜的制备过程中，通过对基片位置、微波功率、气体压强、沉积时间和气体流量比等参数的研究，得出了在该装置上制备a．Si薄膜的最佳工艺，并使用该工艺条件进行了a-Si薄膜的沉积。对a．Si薄膜的测试结果表明，沉积40min后得到了表面平整光滑，结构均匀致密，红外透过率高，硅含量高(94．36％)，沉积速率快(1．2

3、5nm／s)的高质量a-Si薄膜。在p-Si薄膜的制备研究中，对P．Si薄膜的沉积条件进行了系统的研究，并在此基础上对等离子体化学气相沉积P—Si薄膜的机理进行了研究，通过理论分析，找出了各种沉积参数对P．Si薄膜制备的影响机制。采用优化后的工艺进行了P．Si薄膜的沉积实验，结果表明，沉积的P—Si薄膜表面平整光滑，晶化率高，结构均匀致密，红外透过率高的高质量p．Si薄膜。关键词：微波等离子体；化学气相沉积；薄膜太阳能电池；非晶硅薄膜；多晶硅薄膜HAbstractSiliconthinfilmscontainhydrogenatedamorphoussilicon

4、(a-Si)thinfilmandpolycrystallinesilicon(p-Si)thinfilm．Theperformanceofbothfilmsisveryhigh，whichmakesthempossibletoreplacethepositionofcrystallinesiliconasthesolarcellsmaterial．Whena—SiandP—Sifilmswereusedassolarcellmaterial，theyhavealotofexcellencesuchas：simplepreparationprocess，large

5、areacontinuousproductionandverysmallthickness(about1／100tocrystallinesilicon)．Furthermore，a-Si／p—SiTandemsolarcellsbuiltupbythesetwofilmscannotonlyreducetheS-Weffect，butalsoimprovephotoelectricconversionefficiencybyincreasingthespectralreponsewidthofthesinglesiliconthinfilmsolarcells．

6、Thisnewtypeofsolarcellspossessveryhighpracticalvalue，andbecomeshotissueofscientificresearchofdomesticandoverseas．Inthiswork，siliconfilmsweredepositedbyquartzbelljarmicrowaveplasmachemicalvapordepositionequipment．Scanningelectronmicroscope(SEM)，Ramanspectroscopy(Raman)，Fouriertransform

7、infraredspectrometer(FTIR)，Atomicforcemicroscopy(AFM)andEnergydispersivex-raymicroanalysis(EDAX)wereusedtodetectthesurfacemorphology,crystallizationdegree，depositionrate，elementalcomosition，surfaceroughness，crystallinesizeandtransparentpropertyofthepreparedsiliconfilms．Inthepreparatio

8、nofa—