柔性多晶硅薄膜制備及性質(zhì)分析.pdf

1、隨著全球能源危機和能源沖突的日益逼近，可持續(xù)發(fā)展的可再生能源特別是太陽能正在改變?nèi)虻哪茉锤窬趾蛠碓?。應用于太陽能光伏發(fā)電的各類太陽電池中，多晶硅薄膜太陽電池因成本低、消耗低、穩(wěn)定性高，同時可借鑒硅薄膜微電子器件的成熟工藝，而受到廣泛關注。常規(guī)的多晶硅薄膜太陽電池大多制備在不銹鋼、玻璃、石墨等廉價襯底上，必需加工成堅硬的板塊狀太陽電池，這一弊端限制了多晶硅薄膜太陽電池的廣泛應用。柔性多晶硅薄膜太陽電池將多晶硅薄膜制備在柔性襯底材料上，重

2、量輕，不易破碎，最重要的是可折疊、卷曲，易于大面積生產(chǎn)，具有重要的科學意義和應用前景。而高質(zhì)量柔性多晶硅薄膜的制備，成為了提高柔性多晶硅薄膜太陽電池光電轉換效率的關鍵。
　　基于石墨的優(yōu)異性能，本文采用耐高溫、熱膨脹系數(shù)與硅相近、可卷曲等獨具優(yōu)勢的柔性石墨紙作為柔性多晶硅薄膜太陽電池的襯底材料。同時，柔性石墨紙襯底與柔性多晶硅薄膜存在熱膨脹系數(shù)及晶格常數(shù)不匹配的問題，因此，基于柔性石墨紙襯底的非晶硅薄膜晶化后形成的柔性多晶硅薄膜籽

3、晶層，可對后續(xù)沉積生長多晶硅薄膜的特性有關鍵性作用，同時籽晶層能夠阻止襯底雜質(zhì)擴散，起到阻擋層的作用。
　　本文在柔性石墨紙襯底上，利用磁控濺射技術(MSC)、快速熱退火技術(RTA)、以及對流輔助化學氣相沉積技術(CoCVD)制備柔性多晶硅薄膜，以及引入ZnO過渡層的柔性多晶硅薄膜。本文系統(tǒng)研究了RTA技術對柔性多晶硅薄膜結晶情況的影響;以及研究了引入ZnO過渡層后對柔性多晶硅薄膜擇優(yōu)取向、結晶程度的影響。通過掃描電子顯微鏡(S

4、EM)、X射線衍射(XRD)、拉曼光譜(RamanSpectra)及微波反射光電導衰減譜(μ-PCD)對柔性多晶硅薄膜的結構性質(zhì)進行表征與分析，取得的主要成果如下:
　　1.在柔性石墨紙襯底上，利用MSC和RTA技術，制備出了柔性多晶硅薄膜籽晶層樣品。首先，在柔性石墨紙襯底上，采用MSC技術直接沉積制備硅薄膜樣品，XRD和Raman測試表明，直接沉積制備的樣品為非晶態(tài)。利用RTA技術對其晶化后，樣品由非晶態(tài)轉為多晶態(tài)。同時，直接沉

5、積制備的柔性多晶硅薄膜籽晶層具有高度(220)擇優(yōu)取向。
　　2.在柔性多晶硅薄膜籽晶層上，利用CoCVD技術，沉積制備出了柔性多晶硅薄膜樣品。SEM、XRD和Raman測試表明，利用CoCVD技術外延沉積的柔性多晶硅薄膜結晶質(zhì)量良好，且具有高度(220)擇優(yōu)取向。同時，本文對柔性多晶硅薄膜具有(220)擇優(yōu)取向的成因進行了分析。
　　3.本文在柔性石墨紙襯底與硅薄膜之間引入了ZnO過渡層，可作為雜質(zhì)擴散阻擋層。在柔性石墨紙

6、襯底上，首先利用MSC技術先制備ZnO過渡層，再制備非晶硅薄膜層，然后通過RTA技術、CoCVD技術制備柔性多晶硅薄膜樣品。SEM、XRD和Raman測試表明，引入ZnO過渡層后制備的柔性多晶硅薄膜結晶質(zhì)量良好，且具有高度(400)擇優(yōu)取向。(400)擇優(yōu)取向的轉變有利于后續(xù)柔性多晶硅薄膜太陽電池的制作。同時，對引入ZnO過渡層后柔性多晶硅薄膜具有(400)擇優(yōu)取向的成因進行了分析。
　　4.根據(jù)SEM、XRD和Raman表征分析