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.     

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.     

PET塑料衬底非晶/微晶硅叠层太阳电池研究

采用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)技术,在125℃的低温条件下,沉积了一系列不同厚度的本征微晶硅(μc-Si)薄膜。对材料的光电特性和结构特性的测试结果表明,低温条件下制备的μc-Si薄膜具有较厚的非晶孵化层,并且纵向结构演变较为明显。采用梯度H稀释技术,在沉积过程中不断降低H稀释度,改善了μc-Si薄膜的纵向均匀性。将此技术应用于非晶硅(a-Si)/μc-Si叠层电池的μc-Si底电池,在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)塑料衬底上制备出初始效率达到6.0%的a-Si/μc-Si叠层电池。     

弱硼掺杂补偿对氢化微晶硅薄膜制备与特性的影响

研究了弱硼掺杂补偿对甚高频等离子体增强化学气相沉积方法生长氢化微晶硅薄膜(μc-Si:H)及材料特性的影响.实验发现,随着弱硼补偿剂量的增大,μc-Si:H薄膜的沉积速率先减小后增加,变化范围约为0.7～0.8nm/s.相比较而言,材料的结晶度以及晶粒的平均颗粒尺寸则呈现出先增后减的变化,且变化的幅度较大,当弱硼补偿剂量大于2.5ppm时,过度的弱硼补偿将导致μc-Si:H薄膜的结晶状况恶化.此外,光敏性、暗电导及电导激活能的测量结果进一步表明,弱硼补偿显著影响μc-Si:H薄膜的光电特性,弱硼补偿剂量为2.5ppm左右时,材料的光电特性最为理想.因此,优化弱硼补偿剂量是获得器件级质量μc-Si:H材料的有效途径.     

高效率n-nc-Si∶H/p-c-Si异质结太阳能电池

采用热丝化学气相沉积技术(HWCVD),系统地研究了纳米晶硅层(尤其是本征缓冲层)的晶化度以及晶体硅表面氢处理时间对nc-Si∶H/c-Si异质结太阳能电池性能的影响,通过C-V和C-F测试分析了不同氢处理时间和本征缓冲层氢稀释度对nc-Si∶H/c-Si界面缺陷态的影响,运用高分辨透射电镜观察了不同的本征缓冲层晶化度的nc-Si∶H/c-Si异质结太阳能电池的界面,优化工艺参数,在p型CZ晶体硅衬底上制备出转换效率为17.27%的n-nc-Si∶H/i-nc-Si∶H/p-c-Si异质结电池.     

高效率n-nc-Si:H/p-c-Si异质结太阳能电池

采用热丝化学气相沉积技术(HWCVD),系统地研究了纳米晶硅层(尤其是本征缓冲层)的晶化度以及晶体硅表面氢处理时间对nc-Si∶H/c-Si异质结太阳能电池性能的影响,通过C-V和C-F测试分析了不同氢处理时间和本征缓冲层氢稀释度对nc-Si∶H/c-Si界面缺陷态的影响,运用高分辨透射电镜观察了不同的本征缓冲层晶化度的nc-Si∶H/c-Si异质结太阳能电池的界面,优化工艺参数,在p型CZ晶体硅衬底上制备出转换效率为17.27%的n-nc-Si∶H/i-nc-Si∶H/p-c-Si异质结电池.     

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。     

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%)。     

RF-PECVD法制备高Ge含量微晶Si-Ge薄膜及太阳电池

采用射频等离子体增强化学气相沉积 (RF-PECVD) 技术,研究了衬底温度对高Ge 含量(≈50%)微晶Si-Ge(μc-SiGe:H)薄膜结构特性 和电学特性的影响。结 果表明:较低的衬底温度会抑制 μc-SiGe:H薄膜(220)晶向的择优生长;而当衬底温度过高 时,μc-SiGe:H薄膜的O含量和微 结构因子较大。在衬底温度为200℃时,获得了光电特性和结构特性 较优的高Ge含 量μc-SiGe:H薄膜。将优化好的μc-SiGe:H薄膜应用到电池中,在本征层 为600nm的情况下, 获得了转换效率为3.31%(J_sc=22.5mA/cm²,V_oc=0.32V,FF=0.46)的单结μc-Si Ge:H电池,电池在1100nm处的光谱响应 达5.49%。     

VHF-PECVD法制备微晶SiGe薄膜及太阳电池

以Si2H6和GeF4为源气体,用甚高频等离子体增强化学气相沉积(VHF-PECVD)技术在不同衬底温度和功率条件下制备了SiGe薄膜材料.用喇曼光谱和扫描电子显微镜(SEM)对材料的结构进行了研究.结果表明:薄膜结构随温度的升高、功率的增大逐渐由非晶SiGe(a-SiGe)转变为微晶SiGe(μc-SiGe)材料.将这种材料应用于μc-SiGe薄膜太阳能电池中,电池结构为玻璃/SnO2/p-μc-Si/i-μc-SiGe/n-μc-Si/Al,首次获得效率η＝4.2%的μc-SiGe薄膜太阳能电池,开路电压Voc＝0.335 V,短路电流密度Jsc＝20.16 mA/cm2,填充因子FF＝41.938%.     

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.     

n-i-p型非晶硅太阳电池中p/ITO界面特性研究

采用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)技术,制备n-i-p型非晶硅(a-Si)太阳电池,采用反应热蒸发法制备ITO薄膜作为太阳电池的前电极。通过改变B2H6的掺杂浓度获得了不同晶化率的p层,详细研究了p层性能对p/ITO界面特性以及电池性能的影响。结果表明,在合适晶化率的p层上沉积ITO薄膜有利于优化p/ITO界面的接触特性,将其应用于n-i-p型a-Si太阳电池,能够显著改善电池的开路电压(Voc)和填充因子(FF),最终,在不锈钢(SS)衬底上获得了转换效率为6.57%的单结a-Si太阳电池。     

弱硼掺杂补偿对氢化微晶硅薄膜制备与特性的影响

研究了弱硼掺杂补偿对甚高频等离子体增强化学气相沉积方法生长氢化微晶硅薄膜（μc-Si∶H）及材料特性的影响.实验发现,随着弱硼补偿剂量的增大,μc-Si∶H薄膜的沉积速率先减小后增加,变化范围约为0.7～0.8nm/s.相比较而言,材料的结晶度以及晶粒的平均颗粒尺寸则呈现出先增后减的变化,且变化的幅度较大,当弱硼补偿剂量大于2.5ppm时,过度的弱硼补偿将导致μc-Si∶H薄膜的结晶状况恶化.此外,光敏性、暗电导及电导激活能的测量结果进一步表明,弱硼补偿显著影响μc-Si∶H薄膜的光电特性,弱硼补偿剂量为2.5ppm左右时,材料的光电特性最为理想.因此,优化弱硼补偿剂量是获得器件级质量μc-Si∶H材料的有效途径.     

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...     

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。     

RF-PECVD高速沉积优质过渡区微晶硅薄膜

利用13.56MHz射频等离子体增强化学气相沉积技术高速沉积非晶/微晶过渡区的微晶硅(μc-Si:H)薄膜.研究了沉积压力、射频功率、电极间距、氢稀释度等参数对沉积速率、电学性质等的影响.选择优化的沉积参数,在非晶到微晶的过渡区得到了沉积速率为0.3～0.4nm/s的μc-Si:H薄膜.薄膜的暗电导在10-7S/cm量级,光暗电导比近2个量级,电导激活能在0.52eV左右,薄膜结构致密,达到了器件级质量.     

RF-PECVD高速沉积优质过渡区微晶硅薄膜

利用13.56MHz射频等离子体增强化学气相沉积技术高速沉积非晶/微晶过渡区的微晶硅(μc-Si:H)薄膜.研究了沉积压力、射频功率、电极间距、氢稀释度等参数对沉积速率、电学性质等的影响.选择优化的沉积参数,在非晶到微晶的过渡区得到了沉积速率为0.3～0.4nm/s的μc-Si:H薄膜.薄膜的暗电导在10-7S/cm量级,光暗电导比近2个量级,电导激活能在0.52eV左右,薄膜结构致密,达到了器件级质量.     

掺磷硅薄膜的微结构及电特性研究

采用喇曼散射谱、扫描电子显微镜(SEM)和X-射线衍射(XRD)对掺磷硅薄膜的微结构进行了分析,并对掺杂前后薄膜的暗电导进行了测试,结果表明:掺磷后导致薄膜的非晶化。与本征氢化微硅晶(μc-Si:H)薄膜相比,掺杂后薄膜暗电导率略有降低,但降低的程度与具体的沉积条件有关。另外掺杂薄膜易进行快速光热退火晶化。     

镀铜玻璃衬底上柱状多晶硅薄膜的制备

采用热丝化学气相沉积方法在镀铜玻璃衬底上制备了柱状多晶硅薄膜.使用XRD、Raman光谱、扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)等测试手段研究了灯丝与衬底间距(5～10 mm)、灯丝温度(1 800～1 500℃)以及对应的衬底温度(在320～200℃变化)对多晶硅薄膜的微观形貌、结晶性及晶体学生长方向的影响规律.研究结果表明:在镀铜玻璃衬底上金属诱导生长的多晶硅薄膜具有较高的晶化率,较低的晶化温度,同时铜过渡层影响多晶硅薄膜的晶体学生长方向.