温度对高速微晶硅薄膜沉积速率及其特性的影响

采用超高频(VHF)结合高压(HP)的技术路线,在较高SiH4浓度(SC)下实现了微晶硅(μc-Si:H)薄膜的高速沉积,考察了衬底温度在化学气相沉积(CVD)过程中对薄膜的生长速率以及光电特性的影响.结果表明:薄膜微结构特性随衬底温度变化是导致薄膜电学特性随衬底温度变化的根本原因;HP与低压条件下沉积的μc-Si:H薄膜的特性随温度变化的规律不同,在试验温度范围内,HP高速沉积的μc-Si:H薄膜生长速率不同于低压时随温度升高而下降的趋势,而是先增大后趋于平稳,晶化率随温度升高也不是单调增加,而是先增加后减小.     

高压高功率VHF-PECVD的微晶硅薄膜高速沉积

采用高压高功率(hphP)甚高频等离子体强强化学气相沉积(VHF-PECVD)法对微晶硅(μc-Si:H)进行高速沉积,在最优沉积条件参数下对hphP和低压低功率(lplP)两组样品沉积速率、光电导、暗电导及光敏性等性能参数进行测试,得到了1.58 nm/s的较高沉积速率、光电性能优秀和更适合薄膜太阳能电池的μc-Si...     

应用高压高功率的微晶硅薄膜高速沉积

应用高压高功率(hphP)甚高频等离子增强化学气相沉积(VHF-PECVD)法对微晶硅(μc-Si:H)进行高速沉积,确定了hphP VHF-PECVD法沉积μc-Si:H的最优条件参数,在此参数下对hphP和低压低功率(IplP)两组样品沉积速率、光电导、暗电导及光敏性等性能参数进行测试,得到了1.58 nm的较高沉...     

a-Si/μc-Si叠层电池中间层材料SiO_x:H制备研究

为提高a-Si/μc-Si叠层太阳电池的效率,采用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)技术,制备了系列n型掺磷硅氧(SiOx:H)薄膜作为中间层,研究了CO2/Si H4气体流量比、沉积功率和PH3掺杂浓度等工艺参数对材料光电特性的影响,获得了折射率、电导率和禁带宽度能够在较大范围内调控的SiOx:H薄膜。     

微晶硅薄膜微结构对稳定性的影响

实验研究了不同晶化率的微晶硅（μc-Si）薄膜的光衰退现象,提出了制备高稳定性硅薄膜太阳电池材料选取方案。研究结果表明,μc-Si中的非晶硅（a-Si）组分是导致光衰退的主要原因,晶化率越高,材料越稳定;过渡区靠近μc-Si材料区域的μc-Si材料,由于具有更好的稳定性和光敏特性,适于制备μc-Si太阳能电池;过渡区附...     

器件质量级微晶硅薄膜光稳定性研究

利用射频等离子体增强化学气相沉积（RFPECVD）技术,通过改变SiH4浓度制备了一系列不同晶化率（Xc）的本征Si薄膜材料。通过测量其Raman谱和光、暗电导率（σph、σd）研究了工艺变化对材料结构的影响及材料光电特性同微观结构的关系,然后对样品进行老化实验,测量其光照前后的吸收系数α及量子效率、迁移率和寿命的乘积nμτ。分析其光照前后光电性能的变化规律结果表明,相变域附近的微晶硅（μc-Si：H）薄膜材料适合制备μc-Si2H太阳电池;结合退火实验的结果发现,μc-Si：H材料中的非晶成分是导致微晶材料光电特性衰退的主要原因。     

功率密度对VHF-PECVD制备μc-Si:H的影响

在不同功率密度下用甚高频化学气相沉积(VHF-PECVD)法制备了一系列微晶硅(μc-Si:H)薄膜,并对薄膜的微观结构进行了研究.重点研究了在较低的功率密度下,功率密度的改变对薄膜沉积速率和结晶状况的影响.结果表明,随着功率密度的提高,沉积速率逐渐加大,进一步提高功率密度时,沉积速率趋于饱和;与此同时,薄膜的孵化层厚度和形核密度随功率密度而变化.     

功率密度对VHF-PECVD制备μc-Si:H的影响

在不同功率密度下用甚高频化学气相沉积(VHF-PECVD)法制备了一系列微晶硅(μc-Si:H)薄膜,并对薄膜的微观结构进行了研究.重点研究了在较低的功率密度下,功率密度的改变对薄膜沉积速率和结晶状况的影响.结果表明,随着功率密度的提高,沉积速率逐渐加大,进一步提高功率密度时,沉积速率趋于饱和;与此同时,薄膜的孵化层厚度和形核密度随功率密度而变化.     

单室沉积本征微晶硅薄膜及其在电池中的应用

为获得单室沉积高效微晶硅(μc-Si)太阳电池,首先采用甚高频等离子体增强化学气相沉积(VHF-PECVD)技术制备了不同沉积条件下的本征μc-Si薄膜.通过对材料的结构和电学输运特性的研究,借鉴分室沉积的器件质量级μc-Si材料的经验,选取合适的本征层和P种子层处理B污染的技术,在单室中制备出光电转换效率为6.23%(1 cm2)的单结μc-Si电池.     

嵌入a-Si:H薄层的μc-Si/c-Si pn异质结太阳能电池热平衡态特性的数值模拟分析

应用计算机数值模拟方法计算p+(μc-Si:H)/n(c-Si)及p+(μc-Si:H)/i(a-Si:H)/n(c-Si)异质结太阳能电池中的电场强度分布,说明μc-Si/c-Si异质结电池制造中μc-Si:H膜厚选择,进而对嵌入a-Si:H薄层的μc-Si/c-Si异质结太阳能电池设计进行分析,包括a-Si:H薄层p型掺杂效应及本底单晶硅的电阻率选择,最后讨论μc-Si/c-Si异质结太阳能电池稳定性.     

衬底温度对微晶硅薄膜沉积与结构特征的影响

采用甚高频等离子体化学气相沉积(VHF-PECVD)技术在不同衬底温度条件下沉积了氢化微晶硅(μc—Si：H)薄膜,并通过光发射谱(OES)测量技术对沉积过程中硅烷(SiH4)等离子体进行了原位监测。结合对样品的沉积速率测量与结构表征,研究了衬底温度对薄膜沉积过程与结构特征的影响。实验结果表明：随着衬底温度的增加,μc—Si：H薄膜结晶体积分数与晶粒的平均尺寸单调增大,而沉积速率则呈现出先增后减的变化。对于当前的沉积系统,优化生长的衬底温度约为210℃,相应的μc-Si：H薄膜沉积速率为0．8nm／s,结晶体积分数与晶粒平均尺寸分别为60％和9nm。     

基于透射光谱确定微晶硅锗薄膜的光学常数

结合多层结构模型以及柯西色散公式,给出一种 由透射谱提取微晶硅锗(μc-Si1－xGex :H)薄膜光学常数的Matlab方法。 与Swanepeol方法、PUMA(pointwise unconstrained minimization approach)方法相比,Ma tlab法通过透射率极值的位置而 非幅值计算折射率,能够避免幅值大小偏差所造成的影响,得到更准确的光学常数,拟合 精度能提高1个数量级。计算所 得不同Ge含量的光学常数表明,μc-Si1－xGe x:H在整个波长范围内有更高的吸收系数和折射率,并且二者 随Ge含量增加而增加。由 ASA(advanced semiconductor analysis)进一步计算表明,相对于μc-Si:H电池,当 本征吸收层较薄时相同厚度的μc-Si1－xGe x:H 电池从400nm开始即能表现出更高的量子效率(QE)响应,当本征吸收层较厚时相同厚度的 μc-Si1－xGe x:H电池在近红外区域的QE 响应依然优势明显。并且,在获得相同电流密度的情况下, μc-Si1－xGe x:H电池能够明显降低 本征吸收层厚度,因而能够有效降低Si基薄膜太阳电池的制造成本。     

微晶硅薄膜制备中等离子体功率的调制作用

对甚高频等离子体增强化学气相沉积(VHF-PECVD)法制备氢化微晶硅(μc-Si:H)薄膜中等离子体功率的影响进行了研究.原位光发射谱(OES)监测表明,SiH4等离子体中特征发光峰ISiH、Ihα、Ihβ和IH/ISiH均随等离子体激发功率的增加而增大,并且变化趋势因功率区间的不同而异.由厚度与Raman光谱测量可知,随着等离子体功率的增加,μc-Si:H薄膜的平均晶粒尺寸单调减小,而沉积速率与结晶体积分数则呈现出先增后减的变化,等离子体功率对薄膜的沉积速率与结构特征具有"调制作用".光暗电导率测量进一步得到,μc-Si:H薄膜的电导随等离子体功率增大而减小,暗电导率的变化与之相反,材料的光敏特性在较高功率条件下激剧恶化.研究结果表明,当前的沉积条件下,等离子体功率的优化值界于35～40 W间.     

(p)nc-Si:H/(n)c-Si异质结变容二极管

采用等离子体增强化学气相沉积技术和电子束蒸发技术制备了一种新型的线性缓变异质结变容二极管--Au/Cr合金(电极)/multi-layer(p)nc-Si:H/(n)c-Si/(电极)Au/Ge合金结构.I-V,C-V,G-f以及DLTS的测试结果表明:其电容变化系数远大于单晶硅线性缓变异质结的电容变化系数,正向导电机制符合隧穿辅助辐射-复合模型,这是nc-Si:H层中nc-Si晶粒的量子效应所致;反向电流主要由异质结中空间电荷区的产生电流决定,且反向漏电流小,反向击穿电压高,表现出较好的整流特性.     

流量对高速沉积的微晶硅电池性能的影响

采用超高频等离子体增强化学气相沉积(VHF-PECVD)技术研究微晶硅(μc-Si)薄膜的高速沉积过程发现:分别采用100和500 sccm流量制备本征μc-Si材料,将其应用在μc-Si电池i层,电池的电流-电压(I-V)特性有明显的差异.通过微区Raman、原子力显微镜(AFM)和X射线衍射(XRD)测试发现:尽管μc-Si薄膜的晶化率相似,但是小流量情况下制备的薄膜具有较厚的非晶孵化层,晶粒尺寸不一;大流量下制备的材料沿生长方向的纵向均匀性相对较好,晶粒尺寸较小、分布均匀,而且具有〈220〉晶相峰强度高于〈111〉和〈311〉晶相峰强度的特点.因此得出:在高压高速沉积μc-Si薄膜过程中,反应气体流量对μc-Si的纵向结构有很大影响,选择适合的反应气流量能够调节适宜的气体滞留时间,从而减小薄膜的纵向不均匀性.     

P-nc-si:H薄膜材料及在微晶硅薄膜太阳电池上应用

对RF PECVD技术沉积p nc Si:H薄膜材料进行了研究。随着功率的增大材料的晶化率增大。B的掺杂可以提高材料的电导率,同时会抑制材料的晶化,在纳米Si薄膜材料中B的掺杂效率很高,少量的B即可获得高的电导率,而对材料晶化影响不大。用比较高沉积功率和少量B的方法获得了高电导率、宽光学带隙和高晶化率的P型纳米Si薄膜材料(σ=0.7S/cm,Eopt>2.0eV)。将这种材料应用于微晶硅(μc Si)薄膜太阳能电池中,电池结构为:glass/SnO2/ZnO/p nc Si:H/I μC Si:H/n Si:H。首次获得效率η=4.2%的μC Si薄膜太阳能电池(Voc=0.399V,Jsc=20.56mA/cm2,FF=51.6%)。     

掺铒a-Si:H,O薄膜1.54μm光致发光和微结构

采用等离子化学气相淀积方法,改变SiH4和N2O的流量比制备含有不同氧浓度的a-Si：H,O薄膜.用离子注入方法掺入铒,经300一935℃快速热退火,在波长1.54μm处观察到很强的室温光致发光.氧的加入可以大大提高铒离子的发光强度,并且发光强度随氧含量的变化有一个类似于高斯曲线的分布关系,不是单调地随氧含量的增加而增强.研究了掺铒a-Si:H,O薄膜和微结构,讨论了发光强度与薄膜微结构的关系.     

a-SiNx:H薄膜的热丝化学气相沉积及微结构研究

为了研究热丝温度对a-SiNx:H薄膜性能的影响,采用热丝化学气相沉积法,以SiH4,NH3,H2为反应气源,改变热丝温度沉积薄膜。通过紫外-可见光吸收谱、傅里叶红外透射光谱、光致发光光谱等测试手段对薄膜发光特性、微观结构及键合情况进行表征与分析。从测试情况可知,当热丝温度为1645℃时,H含量最大,N含量最小,同时其折射率最高,薄膜材料的有序度增大;当热丝温度为1713℃时,H含量减少,N含量达到最大,且随着热丝温度增大,薄膜中N含量又开始下降,内部缺陷态密度增加。结果表明,热丝法制备a-SiNx:H薄膜的热丝温度最佳值在1596℃~1680℃之间,此时所制备的薄膜折射率为2.0,适合应用于硅基太阳能电池减反射膜层,且具有较充分的氮、氢含量,薄膜结构、性能稳定。     

掺铒a-Si:H,O薄膜1.54μm光致发光和微结构

采用等离子化学气相淀积方法,改变ＳｉＨ４和Ｈ２Ｏ的流量比制备含有不同氧浓度的ａ－Ｓｉ：Ｈ,薄膜,用离子注入方法掺入铒,经３００－９３５℃快速热退火,在波长１．５４μｍ处观察到很强的室温光致发光。氧的加入可以大大提高铒离子的发光强度,并且发光强度随氧含量的变化有一个类似于高斯曲线的分布关系,不是单调地随氧含量的增加而增强,研究了掺铒ａ－Ｓｉ：Ｈ,Ｏ薄膜和微结构,讨论了发光强度与薄膜微结构的关系。     

引入微晶硅底电池的PIN型三结Si基薄膜太阳电池的制备

为充分利用太阳光谱能量,在玻璃衬底的PIN型a-Si/a-SiGe电池中直接引入了微晶硅(μc-Si:H)底电池.从透明导电氧化物(TCO)衬底的光透过率估算了PIN型a-Si:H/a-SiGe:H/μc-Si:H三结电池实现高转化效率的可行性.通过调整μc-Si:H底电池厚度考察三结电池的性能变化,结果发现,受中间电...