快速光热退火制备硅基锗薄膜的机理研究

采用磁控溅射技术首先在单晶硅衬底上溅射石墨缓冲层,然后在石墨层上溅射沉积Ge薄膜。采用快速光热退火和常规热退火对Ge薄膜后续处理。通过X射线衍射及Raman光谱测试,研究不同退火条件下薄膜的晶化情况,揭示了光子在薄膜晶化中的作用。研究表明,光量子效应对锗薄膜晶化既有晶化作用,也有退晶化作用。     

空间用GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池的抗辐照性能及退化机制研究

利用TFC光学膜系设计软件,设计出空间用GaInP/(In)GaAs/Ge三结太阳电池的分布式布拉格反射器(DBR)。由15对Al0.2Ga0.8As/Al0.9Ga0.1As组成的布拉格反射器在中心波长850 nm处反射率高达96%,可以使800~900 nm波段内红外光有效反射后被二次吸收,提高了Ga As子电池的抗辐照能力。通过对两种电池结构A、B地面模拟辐照试验获得1 Me V电子辐照下Ga In P/Ga As/Ge太阳电池电学参数随辐照注量退化的基本规律。在此基础上应用PC1D模拟程序分析太阳电池内部的载流子输运机理,建立1 Me V电子辐照下两种电池结构中多数载流子浓度和少数载流子扩散长度随辐照电子注量变化的基本规律。研究结果表明,多数载流子浓度和少数载流子扩散长度均随入射电子注量的增大而减小,同时原电池结构A中多数载流子去除率和少数载流子扩散长度损伤系数明显高于新电池结构B,由此表明包含布拉格反射器的新电池结构具有更强的抗辐照能力。     

基于Ⅲ-Ⅴ族材料制备的高效多结太阳电池最新技术进展

基于Ⅲ-Ⅴ族材料制备的多结太阳电池由于优越的性能,在空间电源领域和地面聚光方面的应用越来越受到重视.介绍了多结太阳电池的高光电转换效率机理,并从材料选择、结构设计、优化生长工艺等方面讨论了研发Ⅲ-Ⅴ族高效多结太阳电池的实现方案和最新技术进展.重点探讨了采用GaInNAs(Sb)新材料、倒置生长、半导体键合等技术方法.其中,采用半导体键合技术制备的GaInP/GaAs//GaInAsP/GaInAs四结太阳电池光电转换效率为46％,也是目前实验室最高效率.此外,分析了Ⅲ-Ⅴ族高效多结太阳电池的发展方向,并对其前景进行了展望.     

铝诱导多晶硅薄膜籽晶层的电学性质

利用磁控溅射系统在玻璃衬底上制备出具有玻璃∕铝∕非晶硅的多层膜结构样品,然后在管式退火炉中以一定的温度退火,使非晶硅晶化形成多晶硅薄膜籽晶层。扫描电子显微镜(SEM)及光学显微镜测试表明,铝诱导结晶后样品中的铝层已被完全置换为连续并且厚度均匀的多晶硅层,多晶硅晶粒的平均尺寸为23μm。喇曼光谱测试和X射线衍射(XRD)分析表明,多晶硅薄膜籽晶层具有良好的结晶质量,并且具有高度的(111)择优取向。霍尔测试结果表明,铝诱导多晶硅薄膜籽晶层属于高浓度p型掺杂,掺杂浓度达到了1018/cm3。分析认为铝在非晶硅晶化过程中不仅扮演了诱导金属的角色,还起到了掺杂的作用。     

对非晶硅薄膜进行快速磷扩散以获得本征薄层异质结

本征薄层异质结(HIT)太阳能电池具有优异的性能,包括效率高、成本低、稳定性好、制备温度低等。本研究利用磁控溅射技术在p型单晶硅(pc-Si)衬底上制备一定厚度的本征非晶硅薄膜(i-a-Si),以磷纸为扩散源,通过快速热扩散(RTD)方法进行扩散得到具有p-n结的掺杂非晶硅层(n+-a-Si),最终得到n+-a-Si/i-a-Si/c-Si的异质结结构。系统地研究了扩散过程对a-Si膜(包括i-a-Si和n+-a-Si)晶化程度以及p-n结深度的影响,利用拉曼光谱(Raman)、X射线衍射(XRD)仪、台阶仪、扫描电镜(SEM)等对a-Si膜进行表征,并利用金相显微镜测量p-n结(采用磨角染色法染色)深度,从而获得制备p-n结的最佳扩散温度和时间。     

基于坐标系变换的双轴跟踪聚光光伏电站布局策略

提出一种基于空间坐标系变换的双轴跟踪光伏电站布局优化策略。通过将地平坐标系中的坐标点转换到矩阵坐标系中,可以精确计算出任意地形上、任意时刻下光伏矩阵间的相互遮挡面积,应用该策略,在有朝向限制或倾斜的场地上布局,能有效避免光伏矩阵在运行时段互相遮挡,同时能充分地节约电站的占地面积。     

石墨衬底上具有（220）/（400）择优取向多晶硅薄膜的制备及性质

在石墨衬底上分别制备了具有(220)和(400)择优取向的多晶硅薄膜.首先利用磁控溅射技术直接在石墨衬底上制备非晶硅薄膜层,以及先制备 ZnO 过渡层,再在 ZnO 过渡层上制备非晶硅薄膜层;然后采用快速退火法对非晶硅薄膜晶化,使其形成多晶硅薄膜籽晶层.XRD 测试表明,未引入 ZnO 过渡层的多晶硅薄膜籽晶层具有高度(220)择优取向,而引入 ZnO 过渡层的多晶硅薄膜籽晶层具有高度(400)择优取向;最后在多晶硅籽晶层上通过对流辅助化学气相沉积(CoCVD)制备多晶硅薄膜.根据 SEM、XRD、拉曼测试表明,多晶硅薄膜的性质延续了多晶硅籽晶层的性质,未引入 ZnO 过渡层的样品,具有高度(220)择优取向.引入 ZnO 过渡层后的样品,具有高度(400)择优取向,(400)择优取向的转变有利于后续多晶硅薄膜太阳电池的制作.同时对 Si(220)和 Si (400)择优取向的形成原因做了初步分析.     

石墨衬底上具有(220)/(400)择优取向多晶硅薄膜的制备及性质（英文）

在石墨衬底上分别制备了具有(220)和(400)择优取向的多晶硅薄膜。首先利用磁控溅射技术直接在石墨衬底上制备非晶硅薄膜层,以及先制备Zn O过渡层,再在Zn O过渡层上制备非晶硅薄膜层;然后采用快速退火法对非晶硅薄膜晶化,使其形成多晶硅薄膜籽晶层。XRD测试表明,未引入Zn O过渡层的多晶硅薄膜籽晶层具有高度(220)择优取向,而引入Zn O过渡层的多晶硅薄膜籽晶层具有高度(400)择优取向;最后在多晶硅籽晶层上通过对流辅助化学气相沉积(Co CVD)制备多晶硅薄膜。根据SEM、XRD、拉曼测试表明,多晶硅薄膜的性质延续了多晶硅籽晶层的性质,未引入Zn O过渡层的样品,具有高度(220)择优取向。引入Zn O过渡层后的样品,具有高度(400)择优取向,(400)择优取向的转变有利于后续多晶硅薄膜太阳电池的制作。同时对Si(220)和Si(400)择优取向的形成原因做了初步分析。     

GaInP/GaAs/InGaAs倒装三结太阳电池设计与优化

为获得带隙组合对太阳光谱有效的分割利用,基于细致平衡原理,结合p-n结形成机理,应用Matlab语言对GaInP(1.90eV)/GaAs/InGaAs倒装结构电池体系底电池带隙和各子电池厚度进行模拟优化。结果表明底电池带隙为1.0eV时,光电转换效率最高。通过对GaInP(1.90eV)/GaAs(1.42eV)/InGaAs(1.0eV)倒装结构三结太阳电池各结厚度进行优化,综合考虑材料成本及生产技术等因素,最佳厚度组合为1.35、2.83和3.19μm时,光电转换效率为44.4%,仅比最高转换效率低0.3%。     

退火对铝诱导结晶锗薄膜的影响及其机理

为实现在Si衬底上制备GaInP/GaInAs/Ge三结太阳电池,本工作尝试利用磁控溅射和常规退火技术,采用铝诱导结晶(AIC)法在(100)晶面单晶硅衬底上制备Ge薄膜,利用金相显微镜(Metallographic microscopy)、X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪(Raman)对其进行表征。分析了铝诱导过程中退火时间和退火温度对Ge薄膜结晶性的影响,发现退火温度越低、时间越长,制备的薄膜质量越好,确定了Ge薄膜晶化的最低退火温度为250℃,并在该温度下成功制备出了晶粒尺寸超过100nm、Ge(111)晶面择优取向度达到99%以上的Ge薄膜。