磁控濺射法制備非晶硅薄膜及其晶化研究.pdf

1、在石油和天然氣價格不斷上漲的今天,可再生能源,尤其是太陽能的研究業(yè)已成為各國各大研究小組研究的重點。隨著太陽能電池的深入研究,薄膜太陽能電池越來越受到人們的重視。與其他薄膜太陽能電池相比,多晶硅薄膜太陽能電池具備以下的優(yōu)點:在長波段具有光敏性,能有效吸收可見光,具備可與硅體電池相比擬的轉化效率;同時,它的制備工藝簡單,成本低廉且不存在光致衰退效應,壽命較長。因此,多晶硅薄膜太陽能電池是新一代太陽能電池的有力候選者,而制備高質量、低成本的

2、多晶硅薄膜材料也被視為未來太陽能電池的發(fā)展方向。
　　本文首先采用磁控濺射法制備非晶硅薄膜,然后分別用常規(guī)高溫爐退火法和金屬誘導晶化法對其進行晶化。通過激光Raman光譜、掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射儀(XRD)和紫外可見光譜等表征方法對不同晶化條件下的樣品進行分析研究。
　　常規(guī)高溫退火的結果表明:隨著襯底溫度的升高,Raman散射峰出現明顯的藍移,XRD峰變得尖銳,表面形貌變得粗糙,光學帶隙變窄,說明薄膜晶化程度

3、逐漸加深。提高樣品的晶化溫度,我們發(fā)現樣品 Raman散射峰逐漸接近520cm-1;XRD峰更加尖銳,出現多晶硅的特征峰;表面形貌更加粗糙;光學帶隙接近單晶硅的光學帶隙。說明非晶硅薄膜已經轉化為多晶硅薄膜。延長樣品的晶化時間,其Raman光譜、XRD的變化趨勢與襯底溫度升高時的變化趨勢相似。將晶化溫度對薄膜晶化的影響與襯底溫度、晶化時間的影響作對比可知,晶化溫度對薄膜晶化的影響遠遠大于襯底溫度和晶化時間的影響。
　　金屬誘導晶化的

4、結果表明:非晶硅薄膜在晶化溫度很低時就已經開始晶化,且晶化溫度越高(Al膜,溫度<600℃;Au膜,溫度<400℃),晶化時間越長,越有利于非晶硅薄膜的晶化。Al膜與Au膜誘導非晶硅膜開始轉化為多晶硅膜的最低晶化溫度均為100℃,但金屬Al膜誘導非晶硅薄膜的晶化效果要明顯優(yōu)于金屬Au膜誘導的效果。
　　通過對比研究得出,金屬誘導晶化法晶化非晶硅薄膜所需要的溫度低,時間短,晶化效果較好,因此選擇金屬誘導晶化更適合于太陽能電池的工業(yè)生