太陽電池用μc-SiGe-poly-SiGe-ZnO薄膜的制備與性能研究.pdf

1、本文在總結(jié)目前光伏材料研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上，對太陽電池用硅鍺基薄膜材料進(jìn)行了實驗設(shè)計與研究，采用射頻磁控濺射方法在石英玻璃襯底上分別沉積了硅鍺單層及多層薄膜，并對薄膜進(jìn)行了退火處理，利用臺階儀、XRD、Raman、SEM、EDS、UV-Vis和劃痕儀等測試手段對薄膜的結(jié)構(gòu)、表面形貌、表面成分、光吸收性能及力學(xué)性能進(jìn)行了表征和研究。
　　 首先研究了濺射氣壓、濺射功率、襯底溫度等濺射參數(shù)對硅鍺單層薄膜的厚度、表面粗糙度、結(jié)構(gòu)、表面形貌

2、、成分、光吸收性能及力學(xué)性能的影響，發(fā)現(xiàn)Si和Ge 原子比約為1 ：1 SiGe薄膜呈微晶結(jié)構(gòu)，光吸收強、表面質(zhì)量高且力學(xué)性能佳，濺射工藝參數(shù)為：濺射氣壓為1.0Pa，濺射功率為100W，襯底溫度為400 ℃。
　　 其次采用最佳的工藝參數(shù)制備了SiGe和SiGe/ZnO 薄膜，并對薄膜進(jìn)行了退火處理，研究了退火溫度和ZnO 層的加入對SiGe 薄膜的結(jié)構(gòu)及性能的影響，研究結(jié)果表明：SiGe和SiGe/ZnO薄膜均在600 ℃開

3、始由微晶向多晶轉(zhuǎn)變，并且隨著退火溫度的升高，薄膜的結(jié)晶性能、光吸收性能和力學(xué)性能提高，光學(xué)帶隙減小，ZnO 層的加入提高了SiGe 薄膜的結(jié)晶性能和光吸收性能，減小光學(xué)帶隙，降低力學(xué)性能。
　　 最后根據(jù)微晶和多晶硅鍺薄膜不同的能帶結(jié)構(gòu)，設(shè)計并制備出μ c-SiGe/poly-SiGe/ZnO 多層結(jié)構(gòu)薄膜，研究結(jié)果表明微晶層的加入可顯著提高薄膜的光吸收性能，但降低力學(xué)性能，通過沉積微晶層和ZnO中間層二者結(jié)合的方法可進(jìn)一步改善