非晶硅薄膜的制備及連續(xù)激光晶化.pdf

1、太陽能電池的發(fā)明與應(yīng)用為緩解能源危機和環(huán)境污染起到了巨大作用,在眾多種類的太陽能電池中,硅基太陽能電池占據(jù)了主體地位,原因在于其原材料硅為半導(dǎo)體材料且存儲量非常高,它的發(fā)展經(jīng)歷了單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池以及非晶硅薄膜太陽能電池。其中非晶硅薄膜太陽能電池相比前兩者節(jié)省了大量的原材料,大大降低了生產(chǎn)成本,獲得充足的發(fā)展,目前其生產(chǎn)工藝已經(jīng)較為成熟。
　　然而非晶硅薄膜太陽能電池存在兩個嚴(yán)重的缺點:一是非晶硅對長波段的吸收利用

2、率低,影響了電池的轉(zhuǎn)化效率;二是電池存在“光致衰減”效應(yīng),經(jīng)過的長時間使用后其轉(zhuǎn)化效率大大降低。為此人們想出各種辦法來克服這些缺點,其中引人關(guān)注的是用多晶硅薄膜來替代非晶硅薄膜,多晶硅薄膜不僅對長波段的光敏感,而且能大大克服“光致衰減”效應(yīng),是人們公認(rèn)的理想光伏材料。
　　制備多晶硅薄膜的方法有很多,主要可以分為直接沉積法和二次晶化法兩種,前者是直接在一定的實驗條件下沉積出多晶硅薄膜,比較常用的方法有氣相沉積法和液相外延法,后者是

3、先制備非晶硅薄膜,之后通過一些手段將非晶硅薄膜轉(zhuǎn)化為多晶硅薄膜,主要方法包括高溫爐退火法、快速熱退火法、金屬誘導(dǎo)晶化法和激光晶化法等。激光晶化法的原理是利用激光的高能量,在對薄膜表面瞬間加熱退火晶化的同時不影響襯底,因此可以采用廉價的玻璃、陶瓷等材料,從而生產(chǎn)成本大大降低,受到人們廣泛的關(guān)注。
　　在激光晶化過程中,衡量晶化效果的因素主要有兩個:一是晶化率,晶硅的晶化率越高,晶化效果越好;二是結(jié)晶均勻性,薄膜結(jié)晶越均勻,晶化效果越

4、好。本文首先利用磁控濺射法制備了非晶硅薄膜,之后采用連續(xù)激光對薄膜進行晶化,探索了非晶硅薄膜的制備過程中各種實驗參數(shù)對沉積速率的影響,以及激光晶化法制備多晶硅薄膜中各種工藝參數(shù)對晶化效果的影響,具體工作內(nèi)容如下:
　　1.利用直流磁控濺射制備非晶硅薄膜,研究了濺射功率、氬氣分壓對沉積速率的影響。
　　2.以連續(xù)氬氪離子激光器為激光光源,改變激光功率密度,研究其對晶化效果的影響。
　　3.改變激光照射時間,研究其對晶化效