太陽(yáng)電池用（Si-Ge）-,X--ZnO薄膜的設(shè)計(jì)、生長(zhǎng)及其光性能調(diào)制.pdf

1、本文在全面總結(jié)目前太陽(yáng)電池材料的研究現(xiàn)狀和其未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)地從理論和實(shí)驗(yàn)兩方面對(duì)應(yīng)用在太陽(yáng)電池板上的Si基薄膜材料的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，用超高真空磁控濺射儀研究了其制備工藝，用了XRD、SEM、AFM、TEM、Raman、FTIR、UV-Vis、PL和橢圓偏光儀（SE）等分析手段研究了薄膜的相結(jié)構(gòu)、微觀組織特征和其所具有的光性能。 首先，探討了濺射氣壓（Pg），濺射功率（Pin），襯底溫度（T）和濺射時(shí)間（t）

2、對(duì)Si單層膜的厚度、微觀組織結(jié)構(gòu)和光性能的影響規(guī)律，確定出了薄膜表面狀況和光性能優(yōu)的磁控濺射的制備工藝，在實(shí)驗(yàn)所研究的范圍內(nèi)，沉積Si薄膜的最佳工藝參數(shù)為：Pg=1.0Pa；T=300～400℃；Pin=90～100W。 以此工藝為基礎(chǔ)，分別沉積出實(shí)驗(yàn)中根據(jù)能帶理論和光吸收原理設(shè)計(jì)的(a)Quartz/Ge/Si; (b)Quartz/(Ge/Si)3; (c)Quartz/ZnO/Ge/Si; (d)Quartz/ZnO/(G

3、e/Si)3四種結(jié)構(gòu)薄膜并經(jīng)氣氛熱處理及現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)，研究了有關(guān)薄膜的微觀結(jié)構(gòu)、光性能及其中涉及到的機(jī)理問(wèn)題，證明了Quartz/(Ge/Si)3結(jié)構(gòu)有比Quartz/Ge/Si結(jié)構(gòu)更高的光吸收強(qiáng)度和更高效的發(fā)光中心；詳細(xì)討論了有關(guān)ZnO中間層與Si/Ge薄膜之間的作用關(guān)系和反應(yīng)機(jī)理，結(jié)果表明ZnO中間層對(duì)Si/Ge薄膜的表面粗糙度在熱處理前后有截然不同的影響趨勢(shì)，其提高了Si/Ge薄膜的開(kāi)始結(jié)晶溫度，主要機(jī)理為ZnO和Ge發(fā)生了化合反

4、應(yīng)生成了一種新的化合物即Zn2GeO4，消耗了薄膜中的Ge的量。提出了降低Ge單層的厚度同時(shí)增加Si/Ge的層數(shù)以抑制其反應(yīng)的方法。 最終，對(duì)磁控濺射技術(shù)和氣氛熱處理工藝相結(jié)合的方法制備出的“非晶-多晶/納米晶”結(jié)構(gòu)的(Si/Ge)xZnO薄膜的表面，界面，微觀組織結(jié)構(gòu)，結(jié)晶特征，光吸收性能和光致發(fā)光特征進(jìn)行了研究，證明了此條件下Ge納米晶已經(jīng)具備了直接帶隙材料的特征，并研制出具有寬吸收帶、高發(fā)光強(qiáng)度和低缺陷復(fù)合中心密度的新型S