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用于HIT太阳能电池的非晶硅薄膜制备与性能研究

齐晓光 , 雷青松 , 杨瑞霞 , 薛俊明 , 柳建平

人工晶体学报

采用射频等离子体增强化学气相沉积技术(RF-PECVD),在不同硅烷浓度下制备本征非晶硅薄膜,研究薄膜材料的微结构和光电性能.研究表明,在硅烷浓度为5%时,制备的薄膜材料处于非晶/微晶相过渡区域,具有宽光学带隙、低吸收系数、较高电导率和较好的致密性.作为钝化层应用到HIT太阳电池中,具有良好的钝化效果,在n型单晶硅衬底上制备出了效率为13.92%的太阳电池.

关键词: RF-PECVD , 非晶硅薄膜 , 硅烷浓度 , HIT太阳电池

硼掺杂对用于SHJ太阳电池的nc-Si∶H薄膜微结构的影响

乔治 , 解新建 , 刘辉 , 梁李敏 , 郝秋艳 , 刘彩池

人工晶体学报

采用RF-PECVD法在低温低功率密度下制备了p型nc-Si∶H薄膜,并系统地研究了硼掺杂对薄膜微结构及光电性能的影响.结果表明:由于“硼掺杂效应”,随着掺硼比的增大,nc-Si∶H薄膜的晶化率逐渐降低,晶粒尺寸减小,薄膜的择优取向由[111]变为[220];光学带隙逐渐减小,电导率则先升后降;本实验中薄膜的最优掺杂比为0.3%.以优化后的p型nc-Si∶H薄膜做窗口层,SHJ太阳电池的性能得到明显改善,获得了效率为14.1%的电池.

关键词: RF-PECVD , nc-Si∶H薄膜 , 硼掺杂 , SHJ太阳能电池

射频功率对RF-PECVD法制备纳米硅薄膜结构特征和光学特性的影响

娄建忠 , 李钗 , 张二鹏 , 马蕾 , 江子荣 , 王峰 , 闫小兵

功能材料

利用射频等离子体增强型化学气相沉积(RF-PECVD)工艺,以SiH4和H2作为反应气体源,在石英衬底上制备了氢化纳米硅(nc-Si∶H)薄膜。其中衬底温度为250℃,H2稀释比为99%,反应压强为133Pa和射频功率为20~60W。采用α-台阶仪、X射线衍射仪(XRD)、Raman光谱仪、傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)和紫外-可见光分光光度计等对薄膜的结构特征和光学特性进行了测试研究。结果表明,随着射频功率的增大,nc-Si∶H薄膜的沉积速率增加,晶化率提高,晶粒尺寸增大和氢含量减小,同时薄膜的吸收系数增强,光学带隙变窄,结构有序性增强和带尾态宽度减小。

关键词: RF-PECVD , nc-Si∶H薄膜 , 结构特征 , 光学特性

掺硼和掺磷的氢化纳米硅薄膜及其应用于类叠层太阳电池的研究

孙月峰 , 张维佳 , 宋登元 , 刘嘉 , 张雷 , 马强 , 吴然嵩 , 张冷

表面技术

采用射频等离子体增强化学气相沉积法,制备了掺硼和掺磷的氢化纳米硅薄膜(nc-Si∶H),并将其应用于纳米硅薄膜类叠层太阳电池中.分析了薄膜样品的光学性能及表面形貌,结果表明:P型掺硼纳米硅薄膜的光学带隙为2.189 eV,电导率为8.01 S/cm,霍尔迁移率为0.521 cm2/(V· S),载流子浓度为9.61×1019/cm3;N型掺磷纳米硅薄膜的光学带隙为1.994 eV,电导率为1.93 S/cm,霍尔迁移率为1.694 cm2/(V·S),载流子浓度为7.113×1018/cm3;两者的晶粒尺寸都在3 ~5 nm之间,晶态比都在35% ~45%之间,并且颗粒沉积紧密,大小比较均匀.制备了大小为20 mm×20 mm,结构为Al/AZO/p-nc-Si∶H/i-nc-Si∶H/n-nc-Si∶H/p-nc-Si∶H/i-nc-Si∶H/n-c-Si/Al背电极的纳米硅薄膜类叠层太阳电池,通过I-Ⅴ曲线测试,其Voc达到544.3 mV,Isc达到85.6mA,填充因子为65.7%.

关键词: RF-PECVD , 掺硼 , 掺磷 , 纳米硅薄膜 , 类叠层太阳电池

低温高压快速生长纳米晶硅薄膜中氢的作用

邱胜桦 , 陈城钊 , 刘翠青 , 吴燕丹 , 李平 , 林璇英 , 黄翀 , 余楚迎

功能材料

以SiH4/H2为气源,用PECVD沉积技术,在低温(200℃)、高压下(230Pa)下制备出优质纳米晶硅薄膜.研究氢在高速生长纳米晶硅薄膜材料中的作用.实验表明,氢对纳米晶硅薄膜的高速生长起到非常关键的作用.随着氢稀释率由95%提高至99%,薄膜的晶化率由30%增大到70%,晶粒尺寸由3.0nm增大至6.0nm,而沉积速率却由0.8nm/s降低至0.3nm/s.

关键词: 纳米晶硅薄膜 , 氢稀释 , 晶化率 , RF-PECVD

高电导率高晶化率p型微晶硅薄膜的制备

赵尚丽 , 杨仕娥 , 张丽伟 , 陈永生 , 陈庆东 , 卢景霄

材料导报

利用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)技术,以B2H6为掺杂剂,在玻璃衬底上制备了厚度为40nm左右的p型微晶硅薄膜.为获得高电导率高晶化率的薄膜,采用正交实验法对衬底温度、氢稀释比及硼烷掺杂比等主要沉积参数进行初步优化.Raman光谱和电导率测试结果表明:(1)在实验选取的参数范围内,衬底温度是影响薄膜暗电导率和晶化率的最主要因素,其次是氢稀释比,硼烷掺杂比的影响相对较小;(2)通过正交优化,获得了暗电导率为2.05S·cm-1、晶化率为86%的p型微晶硅薄膜.

关键词: RF-PECVD , p型微晶硅薄膜 , 暗电导率 , 晶化率

RF-PECVD法在钢衬底上沉积氮化硅薄膜的研究

杜平凡 , 席珍强 , 汪新颜 , 金达莱 , 王勇

功能材料

采用射频等离子体增强化学气相沉积法(RF-PECVD)在钢衬底上沉积氮化硅薄膜.用台阶仪、X射线光电子能谱(XPS)、透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)等手段对薄膜的厚度、成分、结构及形貌进行表征,并探讨了各工艺参数对薄膜沉积速率的影响.

关键词: 氮化硅薄膜 , 钢衬底 , RF-PECVD , 沉积速率

从P-a-SiC:H到P-μc-Si:H过程中材料特性的变化

朱锋 , 赵颖 , 张晓丹 , 孙建 , 魏长春 , 任慧智 , 耿新华

人工晶体学报 doi:10.3969/j.issn.1000-985X.2004.02.005

采用RF-PECVD方法,在P-a-SiC:H薄膜沉积技术基础上,通过逐步减小碳、硼的掺杂浓度,增大氢稀释率,使材料从非晶态向微晶态转变,在获得本征微晶材料之后,再逐步增大硼掺杂浓度,得到P型微晶硅薄膜材料(暗电导率为5.22×10-3S/cm,光学带隙大于2.0eV).在这个过程中可以明显观察到碳、硼抑制材料晶化的作用.

关键词: RF-PECVD , P型微晶硅 , P型非晶硅碳

射频PECVD法高压快速制备纳米晶硅薄膜

陈城钊 , 邱胜桦 , 刘翠青 , 吴燕丹 , 李平 , 余楚迎 , 林璇英

功能材料

采用传统的射频等离子体增强化学气相沉积技术,在较高的工作气压(133~266Pa)下,以0.4nm/s速率制备出优质的氢化纳米晶硅薄膜.薄膜的晶化率约60%,平均晶粒尺寸约6.0nm,暗电导率为10-3~104/Ω·cm.红外吸收谱显示,薄膜中没有Si-O、Si-C、Si-N等杂质键,随晶化率的提高,Si-H键也逐渐消失.

关键词: 纳米晶硅薄膜 , RF-PECVD , 生长速率

衬底温度对nc-Si∶H薄膜微结构和氢键合特征的影响

陈乙豪 , 蒋冰 , 马蕾 , 李钗 , 彭英才

人工晶体学报

采用射频等离子体增强型化学气相沉积(RF-PECVD)技术,以H2和SiH4作为反应气体源,在不同的衬底温度下沉积了nc-Si∶H薄膜.采用Raman散射、X射线衍射、红外吸收等技术分析了薄膜的微结构和氢键合特征.结果表明,随衬底温度的升高,nc-Si∶H薄膜的沉积速率不断增大,晶化率和晶粒尺寸增加,纳米硅颗粒呈现出Si(111)晶面的择优生长趋势.键合特性显示,薄膜中的氢含量随衬底温度升高而逐渐减小,薄膜均匀性先增大后减小.

关键词: nc-Si∶H薄膜 , 射频等离子体增强型化学气相沉积 , 衬底温度 , 氢键合

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