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文檔簡介
1、氫化納米晶硅(nc-Si:H)薄膜是一種納米顆粒鑲嵌在非晶硅網(wǎng)絡(luò)中的混合相結(jié)構(gòu)材料,具備優(yōu)異的光電性能,是第二代和第三代太陽電池的重要材料。特別是在硅基單結(jié)和疊層薄膜太陽電池中,研究制備具有高晶化率、高電導(dǎo)率、低激活能和較寬光學(xué)帶隙的p型nc-Si:H薄膜對提高太陽電池的性能意義重大。
熱絲化學(xué)氣相沉積(HotWireChemicalVaporDeposition-HWCVD)具有無離子轟擊、氣源利用率高及沉積速率快等優(yōu)點,有
2、望同時實現(xiàn)摻雜nc-Si:H薄膜的高晶化率和高電導(dǎo)率。因此,本研究采用HWCVD制備p型nc-Si:H薄膜,運用Raman散射譜、紫外可見分光光度計、四探針方阻測試儀、霍爾效應(yīng)測試儀、變溫電導(dǎo)測試系統(tǒng)等手段,系統(tǒng)地研究各個沉積參數(shù)(燈絲溫度、摻雜比例、氫稀釋比、沉積氣壓)對薄膜微結(jié)構(gòu)和光電性能的影響,并深入探討其摻雜機理。
結(jié)果表明:燈絲溫度升高使薄膜的晶化率和平均晶粒尺寸增大,光學(xué)帶隙增大,載流子濃度增大,此時硼摻雜濃度和晶
3、化率的增大有利于電子隧穿,使得薄膜的電導(dǎo)激活能減小。過高的燈絲溫度導(dǎo)致薄膜的晶化率和平均晶粒尺寸減小,光學(xué)帶隙減小。B2H6摻雜比例提高會使薄膜非晶化,在薄膜吸收邊的附近引入帶隙態(tài),使光學(xué)帶隙變窄,此時載流子濃度增加,霍爾遷移率和電導(dǎo)激活能單調(diào)減小。當(dāng)氫稀釋比提高時,有更多的H原子覆蓋薄膜生長表面,而且非晶成分被選擇性刻蝕,因而薄膜的晶化率和平均晶粒尺寸增大,此時BH3粒子的化學(xué)吸附占主導(dǎo),因而載流子濃度增大,而進一步提高氫稀釋比,物理
4、吸附占主導(dǎo),載流子濃度略有減小。在本研究中,存在一個氣壓值為6Pa的臨界沉積氣壓。臨界氣壓以下,當(dāng)沉積氣壓升高時,薄膜表面的H原子覆蓋和SiH3粒子增多,薄膜的晶化率和平均晶粒尺寸增大;臨界氣壓以上,當(dāng)沉積氣壓升高時,薄膜表面的H原子覆蓋減少,薄膜的晶化率和平均晶粒尺寸減小。另外,當(dāng)沉積氣壓升高時,BH3粒子增多,但吸附方式從化學(xué)吸附逐漸變?yōu)槲锢砦?,因而載流子濃度先迅速增大后緩慢增大甚至減小。在此基礎(chǔ)上我們成功制備出晶化率為67.6%
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