熱絲輔助MWECR CVD制備高質(zhì)量硅基薄膜的工藝研究.pdf

1、太陽(yáng)能是一種清潔的可再生能源，充分開發(fā)利用太陽(yáng)能已經(jīng)成為世界各國(guó)政府可持續(xù)發(fā)展的能源戰(zhàn)略決策。氫化非晶硅(a-Si：H)薄膜是硅基薄膜太陽(yáng)電池的核心材料。與a-Si：H薄膜相比氫化微晶硅(μc-Si：H)薄膜具有更高的載流子遷移率以及更好的光電穩(wěn)定性，因其潛在的高效率、低成本與長(zhǎng)壽命等優(yōu)點(diǎn)使之成為一種非常重要的光伏材料，越來(lái)越受到人們的重視。a-Si：H薄膜以及μc-Si：H薄膜具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特征和光電特性。 鑒于MWECRCV

2、D和HWCVD制備a-Si：H薄膜的特點(diǎn)，我們小組在原有MWECRCVD系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了必要的改進(jìn)，設(shè)計(jì)研制出新型熱絲輔助MWECRCVD沉積系統(tǒng)。分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，采用熱絲輔助MWECRCVD沉積系統(tǒng)制備出了高質(zhì)量的a-Si：H薄膜樣品，不僅提高了薄膜的穩(wěn)定性，同時(shí)也提高了沉積速率，并且樣品的均勻性也得到了提高，而且通過(guò)調(diào)整工藝參數(shù)還可以制備μc-Si：H薄膜。我們利用FTIR光譜技術(shù)和Raman散射譜技術(shù)對(duì)硅基薄膜的結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行了

3、測(cè)試和分析；利用紫外-可見光光譜分析方法以及直流電導(dǎo)檢測(cè)技術(shù)對(duì)薄膜的光電性能進(jìn)行了測(cè)試和分析工作；并且通過(guò)測(cè)試分析對(duì)薄膜的氫含量(CH)、光學(xué)帶隙(Eopt)以及晶化率(Xc)進(jìn)行了計(jì)算。 我們利用熱絲輔助MWECRCVD系統(tǒng)制備了a-Si：H薄膜，并著重研究了a-Si：H薄膜的特性和沉積速率隨H2/SiH4稀釋比、沉積壓強(qiáng)、熱絲溫度、襯底溫度以及磁場(chǎng)形貌變化的關(guān)系；而且使用熱絲輔助MWECRCVD系統(tǒng)通過(guò)高氫稀釋以及層間生長(zhǎng)(

4、LBL)技術(shù)直接制備了μc-Si：H薄膜，同時(shí)我們利用傳統(tǒng)的熱退火技術(shù)實(shí)現(xiàn)a-Si：H薄膜向μc-Si：H薄膜的轉(zhuǎn)變。 為了獲得高質(zhì)量的a-Si：H薄膜，我們研究了與其結(jié)構(gòu)變化以及缺陷形成息息相關(guān)的薄膜生長(zhǎng)機(jī)制。a-Si：H薄膜的沉積過(guò)程主要分為三步：(1)活性基團(tuán)在等離子體中產(chǎn)生；(2)活性基團(tuán)(主要為SiH3)與薄膜表面發(fā)生交互作用；(3)活性基團(tuán)與表面層結(jié)合轉(zhuǎn)化，完成沉積過(guò)程。在薄膜生長(zhǎng)的活性等離子體氣氛中存在著大量充足的