热丝CVD法低温制备的多晶硅薄膜质量对衬底依赖性的研究

以SiH4和H2作为反应气体,采用HWCVD的方法分别在石英玻璃、AZO、Si（100）和Si（111）衬底上制备了多晶硅薄膜。利用X射线衍射（XRD）,拉曼（Raman）光谱和傅里叶红外（FT-IR）吸收光谱研究了不同衬底对多晶硅薄膜的择优取向、晶化率和应力的影响,用SEM观察了多晶硅薄膜的表面形貌。研究发现在4种衬底上生长的多晶硅薄膜均为（111）择优取向。单晶硅片对多晶硅薄膜有很强的诱导作用,并且Si（111）的诱导作用优于Si（100）的诱导作用。AZO对多晶硅薄膜生长也有一定的诱导作用。通过计算薄膜晶态比,得到除以石英为衬底的样品外,其它3种样品的晶态比均在90%以上,尤其以单晶硅片为衬底的样品更高。石英玻璃、AZO和Si（100）上生长的多晶硅薄膜中均存在压应力。     

单晶黑硅微结构对其反射率影响的研究

采用Ag辅助化学腐蚀法在不同H2O2浓度、腐蚀温度和腐蚀时间条件下制备了单晶黑硅微结构,并系统地研究了这种微结构对表面反射率的影响规律。采用场发射扫描电子显微镜对样品形貌进行了观察,并利用分光光度计对样品的表面反射率进行了测试,最终采用陷光模型对黑硅微结构与其反射率的关系进行了深入分析。发现当腐蚀液为7.8mol/L HF和0.6mol/L H2O2混合液、腐蚀温度为20℃以及腐蚀时间为90s时,所制备黑硅的腐蚀深度为900nm,其表面平均反射率为0.98%(400~900nm)。     

多层纳米微结构的制备与陷光机理研究

采用电化学腐蚀方法在单晶硅片表面制备了折射率渐变的多层纳米微结构。用扫描电镜和UV-VIS-NIR分光光度计分别分析了多层纳米微结构的表面形貌和反射率。研究了腐蚀电流密度和腐蚀时间对微结构减反射性能的影响并分析了多层纳米微结构的陷光机理。结果表明:硅片表面的纳米孔径随着腐蚀电流密度和腐蚀时间增加而增大,初始腐蚀电流密度为12.25mA/cm2和腐蚀时间为2s时,表面最大的纳米孔径为30nm,在400nm～800nm的可见光波长范围内的反射率为3.4%,在200 nm～2000nm的宽波长范围内反射率仅为5.8%,远小于常规金字塔对应的反射率。这种宽波段范围的低反射率来源于多层纳米微结构中邻层相差很小的等效折射率。     

热丝CVD工艺参数对GeSi薄膜键结构影响的研究

对高H2稀释比条件下热丝CVD法制备GeSi薄膜的工艺参数对薄膜的键结构的影响进行了研究。用Raman谱和FT-IR谱对薄膜中非极性键(Ge—Ge、Ge—Si和Si—Si)相对含量的变化和极性键(Ge—H、Ge—H2、Si—H等H键)相对含量的变化进行了分析。研究结果表明,热丝CVD工艺参数对制备的GeSi薄膜中非极性键和极性键的影响规律是不同的。热丝温度和锗烷硅烷流量比(RS/G)对非极性键相对含量的变化均有影响。随着热丝温度上升Ge—Si和Si—Si相对含量均增加。随着RS/G增加Si—Si相对含量一直增加,Ge—Si相对含量先增加,当RS/G1.4时开始下降。但热丝温度和RS/G对H键的影响规律有很大不同:随着RS/G增加,Si—H键的相对含量增加,Ge—H和Ge—H2键的相对含量减少,而热丝温度对H键相对含量基本无影响。     

等离子体增强原子层沉积Al_2O_3钝化多晶黑硅的研究

黑硅的纳米结构可以大大降低硅表面的入射光反射率,同时由于比表面积的增加使其钝化成为难题,从而影响其太阳电池的性能。等离子体增强原子层沉积(PEALD)法沉积的Al2O3钝化层具有良好的保型性和致密性,适用于黑硅纳米微结构的钝化。本文使用金属辅助化学法制备多晶黑硅,再经低浓度碱溶液处理优化黑硅结构,最后用PEALD沉积了不同厚度的Al2O3钝化层。采用扫描电镜、分光光度计和少子寿命测试仪对黑硅的表面形貌、减反射特性和少子寿命变化进行了分析。结果表明碱溶液处理后黑硅表面结构变得更为平滑,Al2O3钝化的黑硅经退火后少子寿命达到8.96μs,在可见光范围内反射率降低至3.7%,与传统制绒工艺的多晶硅片相比性能有明显提升。     

热丝CVD法沉积超薄α-Si∶H钝化膜

采用热丝化学气相沉积法在n型直拉单晶硅圆片表面双面沉积厚度为10 nm的本征非晶硅(α-Si∶H)薄膜.利用光谱型椭偏测试仪和准稳态光电导法研究热丝电流、H2体积流量和热丝与衬底之间的距离对α-Si∶H薄膜结构和钝化效果的影响.结果表明,热丝电流为21.5～23.5 A时,钝化后硅片的少子寿命随着热丝电流的增加呈现先增加后降低的趋势,热丝电流为23.0A时,钝化效果最好;H2体积流量为5～ 20 cm3/min时,少子寿命随着H2体积流量的增加呈现先增加后降低的规律,体积流量为15 cm3/min时,钝化效果最好;热丝与衬底间距为4～5 cm时,随着间距的增加,薄膜的结构由晶化向非晶化转变,在间距为4.5 cm时硅片的钝化效果达到最优.     

低反射率多晶硅绒面的湿法制备研究

在多晶硅太阳电池制备工艺中,多晶硅表面制绒一直是研究热点,绒面的反射率以及形貌受到多个因素的影响。采用由HF,HNO3和H2O组成的腐蚀液对多晶硅进行腐蚀,研究了腐蚀时间,腐蚀液中HF与HNO3的体积比以及H2O在腐蚀液中的含量对制绒结果的影响。用分光光度计测量了制备绒面的反射率,并用扫描电镜观察了制备绒面的表面形貌。研究结果表明,腐蚀液中HF,HNO3和H2O的体积比对腐蚀坑的形貌有重要影响,而腐蚀坑形貌则决定了绒面反射率的高低。当腐蚀液中HF∶HNO3∶H2O体积比为5∶1∶2且腐蚀时间为3 min时,绒面在300 nm～900 nm波长范围内平均反射率最低,仅为20.4%,这是因为绒面中窄而深的腐蚀坑增强了硅片表面对光的吸收,降低了反射率。     

Al-Sn共掺杂ZnO薄膜的结构与光电性能研究

采用射频磁控共溅射法在玻璃衬底上制备出了Al与Sn共掺杂的ZnO(ATZO)薄膜.在固定ZnO∶Al(AZO)靶溅射功率不变的条件下,研究了Sn靶溅射功率对ATZO薄膜的结晶质量、表面形貌、电学和光学性能的影响.结果表明,制备的ATZO薄膜是六角纤锌矿结构的多晶薄膜,具有c轴择优取向,而且表面致密均匀.当Sn溅射功率为5W时,330 nm厚度的ATZO薄膜的电阻率最小为1.49×10-3 Ω·cm,比AZO薄膜下降了22％.ATZO薄膜在400～900 nm波段的平均透过率为88.92％,禁带宽度约为3.62 eV.     

硅/石墨负极中硅的体电阻率和掺杂类型对锂离子电池电化学性能的影响

将电阻率为1Ω·cm、0.1Ω·cm、0.01Ω·cm、0.001Ω·cm的n型掺杂硅片以及电阻率为1Ω·cm、0.001Ω·cm的p型掺杂硅片球磨制成6种硅粉,并分别将其与石墨按照5∶95的质量比进行混合,用作锂离子电池负极材料并制成扣式电池,通过电化学阻抗谱和倍率性能测试来研究硅材料体电阻率和掺杂类型对锂离子电池电化学性能的影响规律。结果表明,硅材料体电阻率越低,其储锂容量越高,倍率性能越好。电阻率相同时,n型掺杂硅始终比p型掺杂硅具有更大的储锂容量和更好的倍率性能。但是,当p型掺杂硅的电阻率远低于n型掺杂硅时,p型掺杂硅电化学性能更佳。另外,0.001Ω·cm的n型掺杂硅样品具有最佳的充放电比容量和倍率性能,其首次充放电比容量分别为457.7mAh·g~(-1)和543.4mAh·g~(-1)。