低温工艺PECVD法制备多晶硅薄膜研究

【作者】 王生钊；

【导师】 卢景霄；

【作者基本信息】 郑州大学 ， 材料物理与化学， 2006， 硕士

【摘要】 单晶硅和多晶硅体太阳能电池成本居高不下，非晶硅和非晶硅薄膜太阳能电池又有光致衰退效应的困扰。多晶硅薄膜太阳能电池则兼具两者的优点：多晶硅薄膜电池既有单晶硅和多晶硅体太阳能电池的高转换效率和长寿命，又有非晶硅薄膜太阳能电池的材料制备工艺简化和成本低廉之优点，正是由于这一点，多晶硅薄膜太阳能电池将成为新一代太阳能电池的有力候选者。因此，对多晶硅薄膜进行研究则具有重大意义。 基于这个目的，我们采用等离子体辅助化学气相沉积(PECVD)技术沉积多晶硅薄膜材料，并对电池相关的其它结构材料进行研究。本论文主要进行如下几方面的工作： 1) 为制备出多晶硅薄膜太阳能电池，需要对本征μc-Si：H薄膜进行气相掺杂，因此我们对制备掺磷多晶硅薄膜和其微结构进行研究。本论文采用Raman散射谱、扫描电子显微镜(SEM)和XRD来研究掺磷多晶硅薄膜的微结构，采用能谱仪对薄膜表面的P掺杂率进行了分析，另外对掺磷多晶硅薄膜的快速光退火特性进行了研究。 2) 对于在制备多晶硅薄膜太阳能电池中很重要的本征层，我们采用RF-PECVD系统对氢稀释比、沉积温度、衬底材料、射频功率等参数对多晶硅本征薄膜材料的结晶状态及光电性能的影响进行了研究。 3) 为了制备出高质量的多晶硅薄膜太阳能电池，我们必须对μc-Si：H薄膜的沉积机理和其生长动力学过程加以了解，所以本论文对μc-Si：H薄膜的沉积机理和其生长动力学过程做了初步的研究工作。 实验结果表明： 1)磷掺杂导致硅薄膜沉积时晶化率降低，但对其固相晶化有利。与本征μc-Si：H薄膜相比，掺杂后硅薄膜暗电导率略有降低，同时在紫外-可见光区的透光率降低，但降低的程度与具体的沉积条件有关，同时研究发现掺杂硅薄膜容易进行退火晶化。更多还原

【Abstract】 The cost of crystalline silicon and polycrystalline silicon solar cell is high steadily, amorphous silicon and amorphous silicon thin film solar cell has "optical-induced degradation" . Polycrystalline silicon thin film solar cell possesses the excellences : it not only has high efficiency and long life of crystalline silicon and polycrystalline silicon solar cell,but also has easy material preparation technics and low cost of amorphous silicon thin film solar cell , because of this , polycrystalline silicon thin film solar cell will be the most promising candidate of the novel solar cell. Then the investigation of polycrystalline silicon thin film have great significance.Base on this purpose ,we use plasma enhanced chemical vapor deposition （PECVD） prepare polycrystalline silicon thin film,and investigate other structure material related to polycrystalline silicon thin film solar cell. The following studies have been finished:1) For preparing polycrystalline silicon thin film cell, i-layer μc-Si:H thin film must be doped.We investigate doped P（phosphor） polycrystalline silicon thin film.This paper use Raman、 SEM and XRD to study the microstructure of doped P（phosphor） polycrystalline silicon thin film.We study the P doped efficiency of surface of the thin film and the traits of rapid photo-annealing on the thin film.2)I-layer is very important to the preparation of polycrystalline silicon thin film solar cell ,we use RF-PECVD systematically to invetigate The influences of these parameters including ratio of SiH₄、 substrate temperature、 material of the substrate、 Rf power on the crystalline and electric character of μc-Si:H thin film.3) For preparing high quality of polycrystalline silicon thin film ,we must know the growth kinetics of μc-Si:H thin films. The growth kinetics of μc-Si:H thin films is have been studied elementarily in this paper.更多还原