脈沖磁控濺射沉積微晶硅薄膜的研究.pdf

1、能源危機(jī)和環(huán)境污染是人類可持續(xù)發(fā)展面臨的嚴(yán)峻問題，而太陽能電池作為光伏轉(zhuǎn)換器件，能有效地解決這一難題。由于硅基薄膜太陽能電池在降低成本和提高轉(zhuǎn)化效率方面具有巨大的潛力，已經(jīng)引起了社會(huì)的廣泛關(guān)注。微晶硅電池具有較高載流子遷移率和良好的光學(xué)穩(wěn)定性，能克服非晶硅電池的不足，并且通過與非晶硅電池串聯(lián)形成的疊層電池能擴(kuò)展光譜響應(yīng)范圍，提高電池穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)化效率。因此，開展微晶硅薄膜太陽能電池方面的研究，制備出優(yōu)質(zhì)本征微晶硅薄膜，有利于促進(jìn)硅基薄膜太

2、陽能電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
　　本文采用脈沖磁控濺射技術(shù)在玻璃襯底上制備了微晶硅薄膜，利用X射線衍射、拉曼光譜、紫外-可見分光光譜計(jì)、原子力顯微鏡和掃描電鏡對樣品進(jìn)行表征，研究了磁控濺射沉積工藝條件對硅薄膜結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響。
　　采用磁控濺射法沉積，通過研究靶材結(jié)構(gòu)得到：以晶體硅為靶材制備硅薄膜的結(jié)晶性能要明顯優(yōu)于非晶硅靶，且薄膜光學(xué)帶隙較小；濺射晶粒尺寸較大的多晶硅靶有利于沉積硅薄膜的形核結(jié)晶。
　　隨著氫氣分壓的增加，硅

3、薄膜結(jié)晶性能增強(qiáng)，沉積速率降低，光學(xué)帶隙逐漸減?。辉黾右r底溫度，硅薄膜結(jié)晶性能先增大后減小，沉積速率變化很小，光學(xué)帶隙先減小后增大；隨著濺射功率的增加，硅薄膜結(jié)晶性能增強(qiáng)，沉積速率增加，光學(xué)帶隙單調(diào)減小。通過優(yōu)化沉積工藝參數(shù)，以多晶硅為靶材，在氫氣分壓3.6Pa、襯底溫度400℃和濺射功率180W條件下制備的微晶硅薄膜具有最優(yōu)的結(jié)晶性能，晶化率和晶粒尺寸分別為72.0％和19.8nm，光學(xué)帶隙為1.19eV，薄膜沉積速率為0.48nm/