超高浓度钛掺杂硅薄膜的制备及光电特性研究

将磁控溅射和热丝化学气相沉积相结合,制备出超高浓度钛掺杂的氢化非晶硅薄膜.通过光发射谱(OES)分析了热丝加热前后直流溅射辉光特性,结果表明热丝加热与否对直流溅射过程的影响不大.俄歇电子能谱显示钛在薄膜中是均匀分布的,改变磁控溅射的功率可控制薄膜中钛的含量,薄膜在可见和红外光的吸收随钛浓度的增加而显著增强.掺钛非晶硅薄膜仍表现出半导体特性,电阻率随着温度的降低而提高,满足变程跳跃电导输运机制.采用激光熔融(PLM)对薄膜进行退火,薄膜晶化率达50％以上.晶化的掺钛硅薄膜仍保持较高的可见-红外波段的光吸收.     

中频磁控溅射制备非晶硅薄膜的工艺研究及表征

使用中频磁控溅射方法进行正交实验,在Si基底上沉积非晶硅薄膜。利用n&k测试、拉曼光谱和XPS等方法表征,研究工作气压、电流、衬底温度等参数对制备非晶硅薄膜的沉积速率、光学特性及成分的影响。结果表明,中频磁控溅射制备非晶硅薄膜具有较大的O、C含量,但通过降低工作气压和提高溅射功率可有效降低O、C含量,得到光学特性和结构较好的非晶硅薄膜。     

氢注入在硅异质结太阳电池a-Si:H窗口层中的研究

基于热丝化学气相沉积(Cat-CVD)系统开展氢注入对超薄(<10 nm)氢化非晶硅(a-Si:H)薄膜特性改善的研究,发现适当的氢注入可提高薄膜内的氢含量、降低其微结构因子并展宽其光学带隙.将该方法用于处理硅异质结(SHJ)太阳电池入光侧的本征非晶硅(i-a-Si:H)及N型非晶硅(n-a-Si:H)薄膜钝化层,可显...     

衬底温度对太阳电池铝背反射电极性能的影响

采用中频脉冲磁控溅射在不同衬底温度下制备了太阳电池铝背反射电极,利用X射线衍射仪(XRD)研究了薄膜晶体结构,用X射线光电子谱仪(XPS)分析薄膜的成分,用原子力显微镜(AFM)观察薄膜表面形貌和粗糙度,用分光光度计研究薄膜的反射率。研究发现随衬底温度升高,薄膜中氧含量增加,晶体结构变为混合晶面取向,晶化率降低,表面粗糙度增大,反射率下降。将其应用到NIP非晶硅薄膜太阳电池中,在衬底温度为300℃时,得到了5.6%的电池转换效率。     

低温快速热退火晶化制备多晶硅薄膜

利用PECVD设备沉积非晶硅薄膜,然后放入特制的快速热退火炉中进行退火.利用X射线衍射仪（XRD）分析退火后的薄膜晶体结构,用电导率测试仪测试其暗电导率.研究结果表明,利用快速热退火晶化能够使非晶硅薄膜在较低温度下,在较短时间内发生晶化。     

绒面ZnO:Al(ZAO)透明导电薄膜的制备

利用中频交流磁控溅射方法，采用氧化锌铝(98wt％ZnO 2wt％A12O3)陶瓷靶材制备了绒面ZAO(ZnO：Al)薄膜，考察了所制备的绒面ZAO薄膜与绒面SnO2：F薄膜在绒度、粗糙度、表面形貌以及电学性质的差异，利用原子力显徽镜对薄膜表面形貌进行了分析并计算出薄膜表面粗糙度，利用紫外可见分光光度计和电阻测试仪测量了薄膜的光学、电学特性。结果表明：所制备的绒面ZAO薄膜具有与绒面SnO2：F薄膜相比拟的各种性能，在非晶硅太阳电池中具有潜在的应用前景。     

等离子体引入热丝CVD对沉积过程的影响

将等离子体引入热丝化学气相沉积(HWCVD)过程,并采用该技术制备了多晶硅和微晶硅薄膜,通过Raman散射、红外吸收谱等手段研究了薄膜结构性质,讨论了等离子体引入热丝CVD对沉积过程的影响.结果表明,与单纯的HWCVD技术相比,等离子体的加入在一定条件下有助于薄膜晶化、增加薄膜致密度、提高薄膜均匀性并阻止硅化物在高温热丝表面的形成.     

太阳能光伏面板

作为太阳能发电系统的核心组成部分,太阳能光伏面板可分为三代:a)晶体硅光伏面板,包括单晶硅光伏面板和多晶硅光伏面板;b)薄膜光伏面板,包括非晶硅薄膜光伏面板、碲化镉(CdTe)薄膜光伏面板、铜铟硒(CIS)薄膜光伏面板、铜铟硒化镓(CIGS)薄膜光伏面板;c)新兴技术光伏面板,包括聚光(CPV)光伏面板、染料敏化光伏面板、有机光伏面板、混合光伏面板。     

薄膜厚度对ZnO:Ti透明导电薄膜光电性能的影响

利用直流磁控溅射法在室温水冷玻璃衬底上制备出可见光透过率高、电阻率低的掺钛氧化锌(ZnO∶Ti)透明导电薄膜。SEM和XRD研究结果表明,ZnO∶Ti薄膜为六角纤锌矿结构的多晶薄膜,且具有c轴择优取向。讨论了薄膜厚度对掺钛氧化锌透明导电薄膜光学、电学性能的影响。当薄膜厚度为835nm时,薄膜具有最低电阻率3.34×10-4Ω.cm。所制备薄膜附着性能良好,在波长为500～800nm的可见光中平均透过率均超过91%,ZnO∶Ti薄膜可用作薄膜太阳电池和液晶显示器的透明电极。     

柔性衬底微晶硅薄膜太阳电池研究

采用等离子增强化学气相沉积(PECVD)技术制备了系列本征微晶硅薄膜材料和nip单结微晶硅太阳电池,研究了硅烷浓度、衬底温度和辉光功率等沉积参数与薄膜材料性能、薄膜电池性能三者之间的关系.拉曼光谱和器件测试结果表明:随硅烷浓度的增加,本征层晶化率逐渐减小,直至转变为非晶硅;沉积温度高于200℃时,电池性能严重恶化;随等离子辉光功率增加,材料晶化率保持不变,而电池开路电压逐渐增大,短波光谱响应逐渐增强.在此基础上,优化了单结微晶硅电池沉积参数,得到效率为6.48％ (AM0,25℃)的单结微晶硅薄膜太阳电池;并将其应用到非晶硅／微晶硅叠层电池中,在不锈钢柔性衬底上得到效率为9.28％( AM0,25℃)的叠层电池.     

a-Si∶H薄膜的再结晶技术发展概述

论述了非晶硅薄膜的主要再结晶技术,包括传统的炉子退火、金属诱导晶化、微波诱导晶化、快速热退火和激光晶化。着重指出了各种晶化技术已取得的研究成果、优缺点、有待进一步研究的内容及其在多晶硅薄膜太阳电池工业生产中的应用前景。     

稀土Dy掺杂CdO薄膜的结构与光学特性

采用真空热蒸发法,在玻璃衬底上制备稀土Dy掺杂CdO薄膜并进行热处理。对薄膜进行结构和光学特性测试分析。实验给出:掺Dy后CdO薄膜沿(111)晶向的衍射峰增强,随掺Dy含量的增大峰强度逐渐减弱。掺Dy含量为5%时可促进薄膜晶粒的生长改善薄膜的晶相结构特性。制备的薄膜表面颗粒均匀,存在颗粒聚集现象。随掺Dy含量增加薄膜的透光率增大,掺Dy含量为9at%时,在波长大于900nm的区域透光率可达90%,略高于纯CdO薄膜。     

a-Si:H薄膜的再结晶技术发展概述

论述了非晶硅薄膜的主要再结晶技术，包括传统的炉子退火、金属诱导晶化、微波诱导晶化、快速热退火和激光晶化。着重指出了各种晶化技术已取得的研究成果、优缺点、有待进一步研究的内容及其在多晶硅薄膜太阳电池工业生产中的应用前景。     

衬底及其温度对铝诱导非晶硅薄膜晶化的影响

利用磁控溅射镀膜技术,采用不同温度在玻璃、单晶硅衬底上溅射α-Si/Al膜,并在N_2气氛中进行快速光热退火;利用X射线衍射(XRD)仪和拉曼散射光谱仪对薄膜样品进行表征分析。结果表明:单晶硅衬底有利于α-Si/Al膜的晶化;衬底温度从室温到200℃之间逐渐升高,薄膜的晶粒尺寸及晶化率增加;随着温度进一步升高,薄膜的晶粒尺寸及晶化率又降低。单晶硅衬底上200℃时α-Si/Al膜可直接晶化。通过计算,得出衬底参数对薄膜的晶相比、晶粒尺寸、带隙及界面体积分数的调制关系。     

玻璃衬底和硅衬底沉积TZO透明导电薄膜的对比研究

利用直流磁控溅射法在室温水冷玻璃衬底和硅片衬底上制备出掺钛氧化锌(ZnO∶Ti)透明导电薄膜。SEM和XRD研究结果表明,两种衬底上的ZnO∶Ti薄膜均为为六角纤锌矿结构的多晶薄膜,且具有c轴择优取向。讨论了衬底对掺钛氧化锌透明导电薄膜光学、电学性能的影响。当玻璃衬底薄膜厚度为568nm时,薄膜电阻率达到最小值1.64×10-4Ω.cm,硅衬底上薄膜厚度为641nm时有最小电阻率2.69×10-4Ω.cm。两种衬底所制备薄膜都具有良好的附着性能,玻璃衬底薄膜样品在波长为500~800nm的可见光中平均透过率都超过了91%,硅衬底上薄膜样品的折射率约为2.05,ZnO∶Ti薄膜可以用作薄膜太阳电池的透明电极。     

大面积纳米硅基薄膜太阳电池及制造设备的开发

该文工作主要集中在用于制备非晶硅和纳米硅薄膜太阳电池的多腔室、大面积等离子体沉积系统的研发。在制备工艺方面,系统研究沉积压力、电极间距、射频电源功率等参数对薄膜沉积速率、膜厚的非均匀性、晶化率的影响;在硬件设计方面,对不同弦高气盒,密封结构气盒和非密封结构气盒进行系统比较,研究对薄膜的非均匀性、沉积速率的影响。通过工艺参数及硬件优化,最终得到沉积速率接近5?/s、晶化率约为60%、晶化率及膜厚的非均匀性均小于10%的纳米硅薄膜。以此膜层制备技术为基础,在1.1 m×1.4 m面积的透明导电玻璃基板上制备出初始功率为154.97 W(全面积转换效率10.1%)的非晶硅/纳米硅双结叠层太阳电池。     

硅氧合金薄膜及其在高效纳米硅薄膜叠层太阳电池中的应用研究

系统研究两种不同形态的硅氧合金薄膜,用甚高频PECVD系统制备的非晶硅氧和纳米硅氧薄膜的特性,以及其在纳米硅薄膜叠层薄膜太阳电池中的应用。实验中主要通过对不同的气体流量比的优化、沉积功率和沉积压力的优化,分别制备出光学带隙约为2.1 e V,折射率约为3的a-SiO_x∶B∶H薄膜,作为非晶硅顶电池的p1层,以及带隙为2.2~2.5 e V,折射率为2.0~2.5,晶化率为20%~50%的nc-SiO_x∶P∶H薄膜,作为非晶硅/纳米硅叠层电池的中间反射层和纳米硅的底电池n2层。最后将优化后的a-SiO_x∶B∶H和nc-SiO_x∶P∶H薄膜应用到非晶硅/纳米硅薄膜叠层电池中,在0.79 m~2的玻璃基板上制备出初始峰值功率为101.1 W、全面积初始转换效率为12.8%、稳定峰值功率为87.3 W、全面积稳定转换效率为11.1%的非晶硅/纳米硅叠层电池。     

反应磁控溅射制备带隙可调Si1-x Gex 薄膜

采用反应磁控溅射法制备非晶硅锗(Si1-x Gex)半导体薄膜,并对其组分、结构、光学性质及影响光学性质的因素进行研究。结果表明:该方法简单、成本低,且制备的非晶Si1-x Gex薄膜成分均匀、表面质量好、光学吸收系数高、带隙可调。另外提高氢气分压可使薄膜带隙升高,而低于300℃的衬底温度调节对薄膜的带隙影响不明显,退火温度对薄膜的带隙也有影响,高于800℃退火时,薄膜开始微晶化且光学带隙迅速减小。     

直流磁控溅射有机衬底和玻璃衬底ZnO:Al薄膜结构特性

利用直流磁控溅射法在有机薄膜衬底和普通玻璃衬底上制备出了具有良好附着性的ZnO:Al薄膜,并分析了氧分压、溅射压强、沉积时间、温度对薄膜结构特性的影响.研究发现,铝掺杂的氧化锌薄膜是多晶膜,具有六角纤锌矿结构,ZnO:Al薄膜具有(002)择优取向.在同样的制备条件下,薄膜的晶化在普通玻璃上比在PET衬底上要好,但是在特定的条件下(沉积时间15min),在PET衬底上的要比普通玻璃衬底上的好.     

太阳电池电解水制氢用阳极催化膜-铁镍氧化物的研究

报道了采用对靶磁控溅射法制备的铁镍氧化物薄膜的其光电特性和结构与氧氩比之间的关系:氧气含量在20%~1%的范围内改变时,获得材料的电阻率为102~103Ω.cm;反应室中氧气含量较高(20%)时,材料的晶化强度较小,过电势有所降低,电流密度为10mA/cm2时过电位为321mV。