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

2、多晶硅薄膜材料也被視為未來(lái)太陽(yáng)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(dǎo)晶化法對(duì)其進(jìn)行晶化。通過(guò)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(jiàn)光譜等表征方法對(duì)不同晶化條件下的樣品進(jìn)行分析研究。
　　常規(guī)高溫退火的結(jié)果表明:隨著襯底溫度的升高,Raman散射峰出現(xiàn)明顯的藍(lán)移,XRD峰變得尖銳,表面形貌變得粗糙,光學(xué)帶隙變窄,說(shuō)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(xiàn)樣品 Raman散射峰逐漸接近520cm-1;XRD峰更加尖銳,出現(xiàn)多晶硅的特征峰;表面形貌更加粗糙;光學(xué)帶隙接近單晶硅的光學(xué)帶隙。說(shuō)明非晶硅薄膜已經(jīng)轉(zhuǎn)化為多晶硅薄膜。延長(zhǎng)樣品的晶化時(shí)間,其Raman光譜、XRD的變化趨勢(shì)與襯底溫度升高時(shí)的變化趨勢(shì)相似。將晶化溫度對(duì)薄膜晶化的影響與襯底溫度、晶化時(shí)間的影響作對(duì)比可知,晶化溫度對(duì)薄膜晶化的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于襯底溫度和晶化時(shí)間的影響。
　　金屬誘導(dǎo)晶化的

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