硅基薄膜太陽(yáng)能電池材料的制備與性能研究

【摘要】：非晶硅、多晶硅太陽(yáng)能電池具有很高的性比價(jià)優(yōu)勢(shì)。本論文通過(guò)優(yōu)化薄膜沉積的工藝參數(shù)，用磁控濺射技術(shù)制備硅薄膜，以期能夠得到高質(zhì)量的器件級(jí)硅薄膜材料。磁控濺射技術(shù)是一種簡(jiǎn)單、低溫、快速的生長(zhǎng)薄膜的方法，能夠在不使用有毒氣體和可燃性氣體的情況下進(jìn)行摻雜和沉積薄膜，用摻雜靶材直接用濺射法沉積成膜，這一方法節(jié)能、高效、環(huán)保。磁控濺射法與其它技術(shù)相比，它的最大優(yōu)勢(shì)在于薄膜的沉積速率快，成膜效率和經(jīng)濟(jì)效益太陽(yáng)能電池行業(yè)是近些年發(fā)展的極其火熱的一個(gè)朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)。在硅系太陽(yáng)能電池中，非常誘人，該技術(shù)有希望大幅度降低太陽(yáng)能電池的成本。 隨著第三代太陽(yáng)能電池，即薄膜太陽(yáng)能電池研究的不斷深入，制備高質(zhì)量的多晶硅薄膜是提高多晶硅薄膜太陽(yáng)能電池的光伏轉(zhuǎn)換效率，這是從本質(zhì)上解決問(wèn)題的一個(gè)途徑。本論文對(duì)高質(zhì)量的多晶硅薄膜的制備方面做了一些探索性的工作，采用金屬鋁誘導(dǎo)的方法成功制備了質(zhì)量較高的多晶硅薄膜。首先用射頻磁控濺技術(shù)在玻璃襯底上沉積非晶硅薄膜和鋁薄膜，然后在Ar氣氛中對(duì)樣品進(jìn)行退火處理，最后通過(guò)原子力顯微鏡和X射線儀對(duì)退火前后的磁控濺射法制備的硅薄膜進(jìn)行了分析。 【關(guān)鍵詞】：多晶硅薄膜 磁控濺射 鋁誘導(dǎo)晶化 退火
【學(xué)位授予單位】：河南師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TM914.42
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-27
• 1.1 引言9-10
• 1.2 硅基薄膜太陽(yáng)能電池的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池11-16
• 1.4 多晶硅薄膜太陽(yáng)能電池16-17
• 1.4.1 多晶硅薄膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)16-17
• 1.4.2 多晶硅薄膜的光電特性17
• 1.5 太陽(yáng)能電池的工作原理17-22
• 1.5.1 太陽(yáng)能電池的 pn 結(jié)17-18
• 1.5.2 太陽(yáng)能電池的電流電壓特性18-20
• 1.5.3 太陽(yáng)能電池的光伏效應(yīng)20
• 1.5.4 太陽(yáng)能電池的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程20-22
• 1.6 太陽(yáng)能電池的基本特性22-25
• 1.6.1 短路電流22
• 1.6.2 開路電壓22-24
• 1.6.3 輸出特性24-25
• 1.6.4 轉(zhuǎn)化效率25
• 1.7 本課題的研究目的及其來(lái)源25-27
• 第二章 實(shí)驗(yàn)方法和儀器27-35
• 2.1 磁控濺射法制備薄膜技術(shù)27-32
• 2.1.1 磁控濺射法沉積薄膜27-30
• 2.1.2 磁控濺射的特點(diǎn)30-31
• 2.1.3 薄膜的生長(zhǎng)機(jī)理31-32
• 2.2 硅薄膜材料制備設(shè)備與表征方法32-35
• 2.2.1 磁控濺射設(shè)備及其主要性能參數(shù)32
• 2.2.2 薄膜性能的表征方法32-35
• 第三章 非晶硅薄膜材料的制備與性能研究35-41
• 3.1 非晶硅薄膜材料制備35
• 3.2 濺射工藝參數(shù)對(duì)非晶硅薄膜沉積速率的影響35-40
• 3.2.1 工作氣壓對(duì)非晶硅薄膜沉積速率的影響35-36
• 3.2.2 襯底溫度對(duì)非晶硅薄膜的沉積速率的影響36-37
• 3.2.3 濺射功率非晶硅對(duì)薄膜沉積速率的影響37-38
• 3.2.4 薄膜厚度對(duì)非晶硅薄膜透光率的影響38-39
• 3.2.5 薄膜厚度對(duì)非晶硅薄膜反射率的影響39
• 3.2.6 硅薄膜的 XRD 圖譜39-40
• 3.3 本章小結(jié)40-41
• 第四章 多晶硅薄膜材料的制備與性能研究41-49
• 4.1 樣品的制備41-42
• 4.1.1 襯底的準(zhǔn)備41
• 4.1.2 鋁硅復(fù)合薄膜的制備41
• 4.1.3 退火41
• 4.1.4 去除表面析出的鋁41-42
• 4.2 多晶硅薄膜 XRD 圖譜42-48
• 4.2.1 暴露在空氣中氧化的情況42-44
• 4.2.2 在磁控濺射室連續(xù)成膜的情況44-48
• 4.3 本章小結(jié)48-49
• 第五章 等離子處理對(duì)硅薄膜性能的影響49-55
• 5.1 等離子體處理機(jī)理49-50
• 5.2 等離子處理對(duì)硅薄膜反射率的影響50
• 5.3 等離子處理對(duì)硅薄膜透光率的影響50-51
• 5.4 在不同功率下對(duì)硅薄膜的等離子處理51-52
• 5.5 不同功率下等離子處理的樣品的 AFM 圖像52-53
• 5.6 本章小結(jié)53-55
• 參考文獻(xiàn)55-59
• 攻讀學(xué)位期間的學(xué)術(shù)成果59-61
• 致謝61-62

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