太陽能電池用高質(zhì)量多晶硅薄膜的鋁誘導(dǎo)晶化研究

【摘要】：近年來，多晶硅(poly-Si)薄膜因具有薄膜硅的低成本及晶體硅的優(yōu)良光電性質(zhì)而受到研究者的青睞。鋁誘導(dǎo)晶化（AIC）技術(shù)制備poly-Si薄膜因處理溫度低，退火時(shí)間短，且制備薄膜晶粒尺寸大而受到廣泛關(guān)注。 本文利用射頻磁控濺射技術(shù)制備了glass/Al/a-Si疊層結(jié)構(gòu)，通過AIC的方法制備了poly-Si薄膜。系統(tǒng)研究了前驅(qū)體a-Si薄膜結(jié)構(gòu)、后續(xù)退火方式及工藝對(duì)AIC晶化過程及所制備poly-Si薄膜結(jié)構(gòu)性能的影響，在低成本下制備出具優(yōu)異結(jié)構(gòu)特性的poly-Si薄膜。主要研究結(jié)果如下： 對(duì)比研究了常規(guī)退火與快速熱退火（RTA）對(duì)AIC制備poly-Si薄膜形核以及晶粒生長(zhǎng)的影響。研究發(fā)現(xiàn)相比常規(guī)退火，RTA形核時(shí)間短，形核密度大，且完全晶化所需的時(shí)間較短。兩種退火制備的完全晶化的poly-Si薄膜其Raman峰位均在518cm-1，F(xiàn)WHM分別為6.43cm-1、6.48cm-1。 研究了氫化非晶硅（a-Si:H）薄膜中H含量對(duì)AIC制備poly-Si薄膜的結(jié)晶過程的影響。發(fā)現(xiàn)隨a-Si:H前軀體薄膜中H含量的增加，薄膜晶化速率先變慢后變快；研究表明薄膜的結(jié)晶過程主要與硅氫鍵的成鍵方式有關(guān)，SiH單鍵抑制結(jié)晶，而SiH2雙鍵促進(jìn)結(jié)晶。 研究了在退火過程中電場(chǎng)輔助誘導(dǎo)方法對(duì)AIC制備poly-Si薄膜的結(jié)晶過程的影響。發(fā)現(xiàn)無論有無電場(chǎng)或采取何種電場(chǎng)方向，薄膜的結(jié)晶度都隨退火時(shí)間的延長(zhǎng)而提高；對(duì)樣品施加強(qiáng)度為100V/cm的電場(chǎng)后發(fā)現(xiàn)，平行電場(chǎng)對(duì)薄膜的晶化起到抑制作用，而垂直電場(chǎng)對(duì)薄膜的晶化起到促進(jìn)作用。 【關(guān)鍵詞】：poly-Si薄膜 AIC RTA a-Si H 輔助電場(chǎng)
【學(xué)位授予單位】：寧波大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 引言9-10
• 1 緒論10-21
• 1.1 太陽電池原理及分類10-14
• 1.1.1 太陽電池基本原理10-11
• 1.1.2 太陽電池分類11-14
• 1.2 硅基薄膜太陽電池14-16
• 1.2.1 非晶硅薄膜太陽電池14-15
• 1.2.2 多晶硅薄膜太陽電池15-16
• 1.3 多晶硅薄膜的制備16-17
• 1.3.1 固相晶化17
• 1.3.2 激光晶化17
• 1.3.3 金屬誘導(dǎo)晶化17
• 1.4 鋁誘導(dǎo)晶化法原理17-20
• 1.4.1 鋁誘導(dǎo)晶化法簡(jiǎn)介17-18
• 1.4.2 鋁誘導(dǎo)晶化制備多晶硅薄膜交換機(jī)理18-19
• 1.4.3 鋁誘導(dǎo)晶化法目前存在的問題19-20
• 1.5 本論文的研究目標(biāo)和內(nèi)容20-21
• 2 鋁誘導(dǎo)晶化制備多晶硅薄膜21-27
• 2.1 實(shí)驗(yàn)過程21-25
• 2.1.1 樣品制備過程21-23
• 2.1.2 薄膜結(jié)構(gòu)及性能表征23-25
• 2.2 結(jié)果與討論25-26
• 2.3 本章小結(jié)26-27
• 3 快速熱退火對(duì)鋁誘導(dǎo)晶化制備多晶硅薄膜結(jié)晶過程影響27-35
• 3.1 實(shí)驗(yàn)過程27-30
• 3.1.1 樣品制備過程27-28
• 3.1.2 薄膜結(jié)構(gòu)及性能表征28-30
• 3.2 結(jié)果與討論30-34
• 3.3 本章小結(jié)34-35
• 4 非晶硅薄膜中 H 含量對(duì)鋁誘導(dǎo)晶化制備多晶硅薄膜結(jié)晶的影響35-42
• 4.1 實(shí)驗(yàn)過程35-36
• 4.1.1 樣品制備過程35
• 4.1.2 薄膜結(jié)構(gòu)及性能表征35-36
• 4.2 結(jié)果與討論36-40
• 4.3 本章小結(jié)40-42
• 5 退火過程中輔助電場(chǎng)對(duì)鋁誘導(dǎo)晶化制備多晶硅薄膜的影響42-46
• 5.1 實(shí)驗(yàn)過程42-43
• 5.1.1 樣品制備過程42-43
• 5.1.2 薄膜結(jié)構(gòu)及性能表征43
• 5.2 結(jié)果與討論43-45
• 5.3 本章小結(jié)45-46
• 6 總結(jié)展望46-48
• 6.1 主要結(jié)論46-47
• 6.2 論文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)47
• 6.3 存在的問題和今后工作的研究重點(diǎn)47-48
• 參考文獻(xiàn)48-55
• 在學(xué)研究成果55-56
• 致謝56

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