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%.     

柔性衬底硅薄膜太阳电池中ZGO薄膜的应用

在室温下,采用孪生对靶直流磁控溅射工艺,在玻璃衬底上制备出高质量的Ga掺杂ZnO(ZnO:Ga)透明导电膜。研究了薄膜厚度对薄膜的结构、光学及电学特性的影响。制备的ZnO:Ga是具有六角纤锌矿结构的多晶薄膜,最佳择优取向为(002)方向。随着薄膜厚度的增加,衍射峰明显增强,晶粒增大。优化反应条件,薄膜的电阻率达到4.69×10-4Ω.cm,在可见光范围内平均透过率达到了85%以上。将不同厚度的ZnO:Ga薄膜(350～820 nm)在柔性聚酰亚胺衬底nip非晶硅(a-Si)薄膜太阳电池中,随厚度的增加,电池的填充因子和效率都得到了提高,得到聚酰亚胺衬底效率7.09%的a-Si薄膜太阳电池。     

VHF-PFLWD法制备μc-SiGe薄膜的研究

分别以Si2 H6和GeH4及SiH4和GeH4两种组合气体为源气体,用甚高频等离子增强化学气相沉积(VHF-PECVD)制备μc-SiGe薄膜.用Raman散射光谱和原子力显微镜(AFM)对薄膜的结构进行研究.结果表明:与SiH4和GeH4制备的薄膜系列相比,Si2H6和GeH4制备的薄膜中Ge的融入速率相对较慢;用...     

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...     

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.     

高速沉积μc-Si:H薄膜生长机制及其微结构的研究

采用高压高功率的超高频等离子体增强化学气相沉积(VHF-PECVD)技术,在腐蚀后的7059玻璃、低晶化和高晶化的微晶硅(μc-Si:H)p型材料3种衬底上,通过改变沉积时间的方法,高速(沉积速率约为1 nm/s)沉积了不同厚度的μc-Si:H薄膜材料.测试其表面形貌及晶化率,比较了不同衬底上高速生长的μc-Si:H薄膜生长机制及微结构的差异,最后得到适于高速沉积pin μc-Si:H太阳电池的μc-Si:H p型材料应具备的条件.     

PET柔性衬底上生长绒面ZnO-TCO薄膜及其在薄膜太阳电池中的应用

利用低压金属有机化学气相沉积(LP-MOCVD)技术在PET柔性衬底上低温生长绒面结构ZnO-TCO薄膜,DEZn和H2O作为源材料,B2H6作为掺杂剂.详细研究了薄膜掺杂流量对ZnO薄膜微观结构以及光电性能影响.优化获得的PET/ZnO:B薄膜厚约为1 500nm时,绒面结构PET/ZnO薄膜的方块电阻约为10Ω,可...     

磁激励RF-PECVD法低温制备类金刚石薄膜及其特性

采用磁激励射频等离子体增强化学气相沉积(M-RF-PECVD)方法,室温下分别在玻璃和Si(100)衬底上制备类金刚石(DLC)薄膜,通过扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)和Raman光谱对不同沉积条件下制备的薄膜进行表征。结果表明,在反应压强为30 Pa、入射功率为50 W、CH4/Ar=5/90、衬底温度为40℃的实验条件下,制备的含氢DLC薄膜表面平整、结构致密,膜基结合度良好,薄膜中以sp3键为主。     

H2稀释比对RF-PECVD制备a-Si:H/nc-Si:H薄膜的光电特性的影响

研究了H2稀释比对a-Si：H/nc-Si：H薄膜光电特性及微结构的影响。采用RF-PECVD法,以高纯SiH4及H2/SiH4混合气体为反应气源交替反应制备样品,并通过紫外-可见光分光光度计、椭偏仪及Keithley 4200、XRD对样品进行分析测试。实验表明：在纳米级厚度的a-Si：H薄膜基础上,随着第二反应气H2/SiH4混合气中H2比率(99%、97%、95%、92%、80%)的升高,沉积速率持续下降,薄膜消光系数、禁带宽度以及电导率呈现先增大后减小的趋势。针对实验现象,结合薄膜生长机理对实验结果原因进行了分析。     

玻璃衬底多晶硅薄膜太阳电池

玻璃衬底多晶硅薄膜太阳电池因具有成本低廉、转换效率高以及性能稳定等优点引起了人们的广泛关注。详细阐述了玻璃衬底多晶硅薄膜太阳电池的两种典型结构、基本制备流程及其关键工艺对太阳电池性能的影响,还介绍了玻璃衬底制备多晶硅薄膜的直接制备技术、固相晶化技术、液相晶化技术和籽晶层技术以及玻璃衬底多晶硅薄膜太阳电池的研究现状。由于薄膜太阳电池性能的好坏直接取决于薄膜的质量,所以关键工艺中的快速热退火和氢钝化能显著提高电池性能。然而,至今各种制备方法都不够成熟,不能规模化制备多晶硅薄膜,因此改进和发展现有多晶硅薄膜的制备技术是今后玻璃衬底多晶硅薄膜太阳电池研究的核心课题。     

PLD法制备纳米类金刚石薄膜及衬底温度的影响

利用脉冲激光沉积(PLD)技术在O2氛围下于α-Al2O3(0001)基片上制备出纳米类金刚石薄膜。借助扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和Raman光谱分析了薄膜的形貌和结构随沉积时衬底温度的变化情况。结果表明：随着衬底温度的升高,薄膜颗粒尺寸减少;在衬底温度为550℃时,所制备的薄膜均匀、光滑,且大约是由14nm大小的颗粒组成。对薄膜的生长机理作出了分析。     

真空法制备铜锌锡硫硒薄膜太阳电池的研究进展

真空法具有沉积速率快、重复性高以及成膜质量高等优势,有望成为大规模生产铜锌锡硫硒(Cu₂ZnSn(S,Se)₄,CZTSSe)薄膜太阳电池的制备方法。主要介绍了热蒸发法、磁控溅射法和脉冲激光沉积法等三种沉积CZTSSe薄膜的方法,阐述了采用真空法制备CZTSSe薄膜太阳电池的研究进展,同时对各种方法的优化途径(如退火条件优化、掺杂、背接触改善等)进行对比分析。最后,阐明了真空法的潜在优势以及存在的问题,并对未来发展进行展望。     

RF-PECVD法研究碳纳米管的生长特性

采用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD),以Fe作为催化剂,在Si基片上生长了碳纳米管(CNT),采用扫描电子显微镜(SEM),高分辨透射电子显微镜(HR TEM)以及显微Raman光谱等对制备的CNT的形貌及结构进行了表征.结果表明:700℃和800℃温度下生长的CNT均取向无序、弯曲缠结,由整齐排列的圆...     

中频脉冲磁控溅射制备ZnO:Al透明导电薄膜

采用中频磁控溅射工艺,以2%的Al掺杂的Zn(纯度99.99%)金属材料为靶材制备平面及绒面透明导电ZnO:Al(ZAO)薄膜,系统研究了衬底温度、工作气压和溅射功率等对平面ZAO结构和光电特性的影响,并对湿法腐蚀制备绒面ZAO薄膜进行了介绍。获得了适合太阳电池的高性能薄膜,其电阻率为4.6×10-4Ω·cm,载流子浓度为4.9×1020cm-3,霍尔迁移率为56cm2/V·s,可见光范围内(400~800nm)的平均透过率大于85%。     

衬底温度对CZTSSe薄膜结构特性的影响

采用热蒸发法制备铟锌锡硫(CZTSSe)薄膜。采用低 温一步 法在300℃衬底温度下制备CZTSSe薄膜;采用两步法,即在衬底温度 分别为300℃制备CZTSSe 薄膜;将衬底温度设定为480℃不变,一步蒸发沉积CZTSSe薄膜。通 过对X射线衍射(XRD)、 扫描电镜(SEM)、拉曼谱对比发现,在300℃低温下一步法和300℃ 、480℃两 步法沉积的薄膜表面粗糙,碎小晶粒较多;在480℃一步高温法制备 的薄膜表面平整, 晶粒大小均匀,3个衍射峰的半高峰宽变窄,薄膜的结晶质量得到 改善,且没有发现其它杂相的拉曼特征峰,沉积出适合作为制备CZTSSe薄膜太阳电池的 吸收层。     

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%)。     

近空间升华法制备高取向硒化锑薄膜太阳电池

硒化锑太阳电池以其原材料丰富、工艺简单和结 构稳定等优势,近年来得到了快速发 展。本论文采用近空间升华法制备硒化锑光电薄膜,并对硒化锑的生长进行了机理研究和参 数优化。结果显示:衬底温度的提升有助于硒化锑薄膜的晶化。当衬底温度为 340 ℃时,薄 膜具有较高的晶化率和致密的表面形貌。另一方面,蒸发间距的改变能够调制硒化锑薄膜的 择优取向。当蒸发间距为10 mm时,薄膜具有明显的(002)取向的择优,对应(Sb₄Se₆)n带 垂直于衬底生长,使硒化锑光吸收层具有优异的载流子传输特性。将优化好的硒化锑薄膜应 用到太阳电池中,以FTO/CdS/Sb₂Se₃/P3HT/C的器件结构,获得了5.78%的光电转换效率,其 中开路电压为0.375 V,短路电流密度为28.01 mA/cm²,填充因子为54.94%。以上研究为高 取向性硒化锑太阳电池的优化制备提供了技术路线,并显示出了硒化锑太阳电池的研究潜力 。     

磁控溅射技术制备织构化表面Al掺杂ZnO薄膜

以Zn-Al(Al:2wt.%)合金为溅射靶材,采用直流反应磁控溅射的方法,在普通玻璃衬底上制备Al掺杂ZnO(AZO)薄膜。通过对衬底温度的调制,在较高衬底温度下(～280℃),无需经过常规溅射后腐蚀工艺过程,即可获得表面形貌具有特征陷光结构的AZO薄膜,其表面呈现"类金字塔"状,粗糙度RMS=65.831nm。通过测试薄膜的结构特性、表面形貌及其光电性能,详细地研究了衬底温度对AZO薄膜性能的影响。X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)测试表明,所有样品均为多晶六角纤锌矿结构,薄膜呈(002)晶面择优生长,其表面形貌随衬底温度的不同而改变。衬底温度为200℃及其以上工艺条件下获得的AZO薄膜,在可见光及近红外范围的平均透过率大于90%,电阻率优于1.5×10-3Ωcm。     

缓冲层对太阳电池用ZnO:B薄膜结构及其光电性能的影响

通过优化ZnO缓冲层(buffer layer),有效地改善了由金属有机化学气相沉积(MOVCD)法制备的ZnO:B薄膜的光电特性。结果表明,"富氧"的缓冲层有效增加了ZnO:B-TCO的近红外区域透过率,使其更适应宽光谱薄膜太阳电池的发展要求。经过优化的ZnO:B,"类金字塔"状晶粒尺寸约300～500nm,波长550nm处绒度(haze)为10.8%,薄膜电子迁移率为20.7cm2/Vs,电阻率为2.14×10-3Ω.cm,载流子浓度为1.41×1020cm-3,且在400～1 500nm波长范围内的平均透过率为83%(含2mm厚玻璃衬底)。     

RF-PECVD法制备a-Si1-x Cx:H薄膜的光学性能研究

以SiH4和CH4为源气体,采用射频等离子增强化学气相沉积(RF-PECVD)方法,通过改变CH4/SiH4流量比和射频功率制备非化学计量比氢化非晶碳化硅(a-Si1-x Cx:H)薄膜.采用傅里叶转换红外光谱(FTIR)和紫外-可见(UV-Vis)光谱等测试手段,对薄膜的成键情况及其对光学带隙的影响进行了研究分析.结...