不同磷含量和微結構的n型a-Si-H薄膜光、電學性能的研究.pdf

1、目前，全球的能源危機推動著各國對新能源的探索和研究，其中包括：風能、水能、核能等，太陽能由于具有清潔性和可再生性而備受矚目。當前轉換效率最高的是單晶硅電池，但由于單位產(chǎn)能成本高而無法推廣應用，而非晶硅對材料消耗少，耗能低，可大而積生產(chǎn)，能量返回周期短等優(yōu)點彌補了單晶硅的缺憾，因此，本文的研究將圍繞非晶硅太陽能電池的n層在不同PH3/SiH4氣流量比下的光、電學及微結構的變化規(guī)律。
　　 本文采用等離子體增強化學氣相沉積(PECV

2、D)法分別在載玻片和硅片上制備了一組具有不同磷摻雜量的n型a-Si：H薄膜并對部分樣品進行了退火處理，通過AFM、Raman光譜儀、Hall效應儀、UV分光光度計及SIMS等分析手段，研究了不同磷含量和原子排列有序度對n型a-Si：H薄膜的微觀結構、光學/電學性能的影響并對其原因進行了分析。本文取得的重要結論和創(chuàng)新性研究成果如下：
　　 1)利用霍爾效應儀對載流子濃度、載流子遷移率、電阻率進行了檢測分析，結果表明：當PH3/Si

3、H4氣流量比從0.5％增加到2.5％，n型a-Si：H薄膜的電阻率整體呈下降趨勢；其中在PH3/SiH4氣流量比從1.0％增加到1.5％時，電阻率從1.35×105ohm*cm降低到3.66×104ohm*cm，降低幅度近兩倍，其后電阻率緩慢下降，趨于穩(wěn)定；
　　 2)通過紫外-可見光分光光度計測得：在五種PH3/SiH4氣流量比條件下制備的N型a-Si：H薄膜，其透過率在波段為600nm時均在65％以上、在600nm-900n

4、m波段范圍內透過率均大于40％，n型a-Si：H薄膜的透過率整體較好。隨著PH3/SiH4氣流量比的升高，薄膜的透過率逐漸增大。經(jīng)tauc法計算得出：隨著PH3/SiH4氣流量比的升高也即磷元素摻雜濃度的增加，n型a-Si：H薄膜的光學帶隙逐漸變?。?br>　　 3)盡管拉曼檢測結果顯示出本文沉秋的n型a-Si：H薄膜均為非晶態(tài)結構，但其非晶網(wǎng)絡的短程和中程有序度隨著PH3/SiH4氣流量比的升高是逐步提高的；
　　 4)采用

5、二次離子質譜(SIMS)分析了磷元素在薄膜中的縱向摻雜濃度，當PH3/SiH4氣流量比為1.5％時，從膜表而到薄膜內部，磷原子的有效摻雜濃度在1.15×1021atoms/cm3到1.17×1021atoms/cm3之間，磷原子分布均勻；而PH3/SiH4氣流量比為2.5％時，磷原子的有效摻雜濃度在1.58×1021atoms/cm3到3.34×1020atoms/cm3，雖然在同一個數(shù)量級上，但從表而到內部逐漸降低，表現(xiàn)出不均勻性；<