單室VHF-PECVD制備微晶硅薄膜太陽電池的初步研究.pdf

1、單室技術(shù)制備硅薄膜太陽電池是降低其成本的重要方法之一。本文在單室中采用甚高頻等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積技術(shù)，以降低單室沉積工藝中的界面污染和提高單室沉積微晶硅電池的性能為目標(biāo)，詳細(xì)研究了單室沉積中的交叉污染問題、不同處理硼污染的方法及其在微晶硅電池中的初步應(yīng)用。本論文研究的主要內(nèi)容如下：
　　 1.通過對(duì)硅烷濃度、輝光功率等沉積參數(shù)的調(diào)節(jié)，獲得了合適光敏性、(220)晶向明顯擇優(yōu)、次帶吸收系數(shù)低的高質(zhì)量本征微晶硅；通過改變摻雜比在

2、基本不影響摻雜材料特性的基礎(chǔ)上，提高了材料的有效摻雜，減少了摻雜氣體的使用量，制備了較好的摻雜層材料。
　　 2.研究了單室沉積p層后，硼對(duì)本征微晶硅薄膜特性的影響。腔室中殘余的硼降低了本征微晶i層材料的暗電導(dǎo)率，增加了材料的光敏性；由于硼對(duì)i層的污染也使得材料的激活能發(fā)生了變化；腔室中殘余的硼導(dǎo)致微晶硅薄膜的結(jié)晶狀況惡化，同時(shí)弱化了材料(220)晶向的擇優(yōu)取向。而在較高功率和較強(qiáng)氫稀釋下制備的晶化率較高、(220)晶向明顯擇優(yōu)

3、的材料，受硼污染影響相對(duì)較小。
　　 3.研究了單室沉積n層材料后，腔室中殘余的磷對(duì)微晶p層和本征i層材料特性的影響。遺留在腔室中的磷明顯降低了p層的暗電導(dǎo)率，但對(duì)其晶化率影響不大；而磷對(duì)i層材料特性影響相對(duì)明顯，它不但使得材料的電導(dǎo)率增大，且暗電導(dǎo)率增加幅度比光電導(dǎo)率更大，使得材料的光敏性降低，同時(shí)腔室中殘余的磷也降低了材料的晶化率，材料電學(xué)特性和結(jié)構(gòu)特性的差別是與本實(shí)驗(yàn)條件下腔室內(nèi)的殘余摻雜元素有關(guān)的。而在沉積n層材料后，再

4、沉積一層p材料，則腔室中殘余的磷對(duì)后續(xù)沉積的p層材料及微晶i層材料特性幾乎沒有影響，這為單室工藝中抑制磷污染與提高電池效率提供了思路。
　　 4.對(duì)單室沉積電池工藝中改善p/i界面間硼污染影響的處理方法進(jìn)行了研究。非晶層覆蓋與微晶層覆蓋法都可以一定程度地減弱腔室中的硼污染，相對(duì)來說，微晶覆蓋法的效果明顯優(yōu)于非晶覆蓋法；氫等離子體處理p/i界面能夠在一定程度上降低硼污染，但純氫等離子體本身的刻蝕作用對(duì)所制備的材料特性帶來某些負(fù)作用

5、，并且處理時(shí)間越長，對(duì)材料的破壞愈明顯。因此，處理時(shí)間不宜過長，應(yīng)選取適當(dāng)?shù)臍涮幚頃r(shí)間。
　　 5.對(duì)單室沉積微晶硅電池的初步研究。適當(dāng)?shù)臍涞入x子體處理，能在一定程度上降低硼對(duì)電池性能的影響，有利于提高電池的短路電流；硼對(duì)不同晶化率本征i層影響程度不同，提出采用p/i界面層來降低硼污染，結(jié)果表明：一定厚度和晶化率的p/i界面層可以降低硼的污染影響，提高電池的光電轉(zhuǎn)換效率；將這兩種處理方法簡單組合，與其中任一方法所制備電池性能差別