非晶硅薄膜晶化方法

多晶硅薄膜由于具有较高的载流子迁移率和良好的光电性能,广泛应用于集成电路及光电器件中,尤其在太阳电池领域引起了广泛关注。多晶材料晶界处会发生载流子的复合,降低载流子寿命。结晶度与晶粒尺寸是多晶硅薄膜取得良好性能的关键因素,直接制备的多晶硅薄膜一般晶粒尺寸较小、晶界较多,所以常采用非晶硅晶化法制备出晶粒尺寸较大的多晶硅薄膜。介绍了几种常见的非晶硅薄膜晶化方法,总结了各种晶化方法的机理和制备的薄膜的物理性质。     

快速光热退火制备硅基锗薄膜的机理研究

采用磁控溅射技术首先在单晶硅衬底上溅射石墨缓冲层,然后在石墨层上溅射沉积Ge薄膜。采用快速光热退火和常规热退火对Ge薄膜后续处理。通过X射线衍射及Raman光谱测试,研究不同退火条件下薄膜的晶化情况,揭示了光子在薄膜晶化中的作用。研究表明,光量子效应对锗薄膜晶化既有晶化作用,也有退晶化作用。     

空间用GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池的抗辐照性能及退化机制研究

利用TFC光学膜系设计软件,设计出空间用GaInP/(In)GaAs/Ge三结太阳电池的分布式布拉格反射器(DBR)。由15对Al0.2Ga0.8As/Al0.9Ga0.1As组成的布拉格反射器在中心波长850 nm处反射率高达96%,可以使800~900 nm波段内红外光有效反射后被二次吸收,提高了Ga As子电池的抗辐照能力。通过对两种电池结构A、B地面模拟辐照试验获得1 Me V电子辐照下Ga In P/Ga As/Ge太阳电池电学参数随辐照注量退化的基本规律。在此基础上应用PC1D模拟程序分析太阳电池内部的载流子输运机理,建立1 Me V电子辐照下两种电池结构中多数载流子浓度和少数载流子扩散长度随辐照电子注量变化的基本规律。研究结果表明,多数载流子浓度和少数载流子扩散长度均随入射电子注量的增大而减小,同时原电池结构A中多数载流子去除率和少数载流子扩散长度损伤系数明显高于新电池结构B,由此表明包含布拉格反射器的新电池结构具有更强的抗辐照能力。     

对非晶硅薄膜进行快速磷扩散以获得本征薄层异质结

本征薄层异质结(HIT)太阳能电池具有优异的性能,包括效率高、成本低、稳定性好、制备温度低等。本研究利用磁控溅射技术在p型单晶硅(pc-Si)衬底上制备一定厚度的本征非晶硅薄膜(i-a-Si),以磷纸为扩散源,通过快速热扩散(RTD)方法进行扩散得到具有p-n结的掺杂非晶硅层(n+-a-Si),最终得到n+-a-Si/i-a-Si/c-Si的异质结结构。系统地研究了扩散过程对a-Si膜(包括i-a-Si和n+-a-Si)晶化程度以及p-n结深度的影响,利用拉曼光谱(Raman)、X射线衍射(XRD)仪、台阶仪、扫描电镜(SEM)等对a-Si膜进行表征,并利用金相显微镜测量p-n结(采用磨角染色法染色)深度,从而获得制备p-n结的最佳扩散温度和时间。     

采用Si1-xGex渐变缓冲层技术生长Si基Ge薄膜及其性质分析

利用超高真空磁控共溅沉积系统在Si(100)衬底上溅射Ge组分渐变的Si_(1-x)Ge_x缓冲层,并在其上制备Ge薄膜,采用快速热退火(RTA)对Ge薄膜进行退火处理。采用X薄膜表征。结果表明:使用该方法制备的Ge800℃,110 s的退火条件下随衬底温度的升高,Ge500℃时磁控溅射沉积的Ge薄膜,经800℃,110 s尺寸达到41 nm,为后续替代锗单晶作为多结电池衬底材料打下良好的基础。     

石墨衬底上多晶硅厚膜的生长及性质分析

以石墨片为衬底,利用磁控溅射技术生长多晶硅籽晶层,退火处理后用CVD制备多晶硅厚膜。XRD测试结果表明,在籽晶层上外延多晶硅厚膜具有高度的(220)取向,这说明外延层的择优取向延续了籽晶层的取向。SEM测试结果表明,石墨片上多晶硅外延层生长良好,说明石墨片作为廉价衬底之一,有望投入工业化生产,以降低太阳能电池的制作成本。