硅薄膜太陽電池材料的制備研究.pdf

1、能源危機(jī)和環(huán)境污染已經(jīng)成為當(dāng)今世界各國經(jīng)濟(jì)發(fā)展面臨的首要問題，因此，越來越多的國家開始轉(zhuǎn)向開發(fā)利用可再生的清潔能源。太陽能作為取之不盡、用之不竭且無污染的可再生清潔能源，成為首選目標(biāo)之一。 目前，太陽電池正從第一代晶體硅太陽電池走向第二代薄膜太陽電池。具有低成本、高效率、長壽命且材料來源豐富、無毒等優(yōu)點的第三代太陽電池已成為研究者關(guān)注的焦點。在薄膜太陽電池中，微晶硅太陽電池由于克服了光致衰退效應(yīng)，并且具有工藝簡單、便于大面積生產(chǎn)

2、等優(yōu)點，成為國際光伏市場發(fā)展的新趨勢。寬范圍的光譜吸收以及強的電荷傳輸特性使得硅納米線成為實現(xiàn)第三代太陽電池的關(guān)鍵材料。 本論文系統(tǒng)研究了玻璃、塑料等廉價襯底上微晶硅薄膜的低溫制備及其生長機(jī)制，對CVD系統(tǒng)制備硅納米線的生長機(jī)理、結(jié)構(gòu)形態(tài)和發(fā)光特性進(jìn)行了比較系統(tǒng)地分析。論文中的主要研究內(nèi)容和所得到的主要研究結(jié)果總結(jié)如下： ●系統(tǒng)研究了電感耦合等離子體(ICP-)CVD低溫制備微晶硅薄膜過程中襯底與電感線圈間距(dIS)對

3、薄膜物性的影響?；趯嶒灲Y(jié)果，提出了以SiH4/H2為源氣體的ICP-CVD低溫制備硅薄膜的等離子體氣相輸運機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)間距適中(5 cm)時，低溫制備的硅薄膜具有高的晶化質(zhì)量； ●結(jié)合ICP-CVD的特點，發(fā)展了一種新的低溫制備微晶硅薄膜的方法，即鋁誘導(dǎo)晶化原位生長。以SiH4和H2混合氣為源氣體，鋁為誘導(dǎo)金屬，通過等離子體中SiH5(0≤x≤3)前驅(qū)物與鋁層間強的非平衡熱力學(xué)過程，分別在玻璃和柔性襯底上成功制備了高晶化

4、質(zhì)量的微晶硅薄膜。沒有觀察到鋁層和硅薄膜的“層交換(layer exchange)”現(xiàn)象。據(jù)此，提出了一個自洽的鋁誘導(dǎo)晶化硅薄膜的原位生長機(jī)制； ●采用自行設(shè)計的CVD裝置，在480℃、大氣壓強下以Au作為催化劑成功地制備了大量細(xì)且直的硅納米線(SiNWs)，其長度達(dá)幾微米。納米線的生長服從VLS機(jī)制，具有晶化硅核和氧化層組成的核殼結(jié)構(gòu)，氧化層約3 nm。Raman測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)SiNWs的一級振動模的特征峰較之單晶硅的特征峰有4