太阳能电池发电作为解决能源问题和环境问题的重要途径之一引起了广泛关注。大约90%的太阳能电池由晶体硅材料制备而成,晶硅太阳能电池的表面复合速率和入射光反射影响着电池的转换效率,因此,研究和制备性能优良的钝化层具有十分重要的意义。氮化硅薄膜由于具有良好的特性,在太阳能电池中能起到很好的减反射及钝化作用,成为晶硅太阳能电池钝化层的理想材料之一。不同的制备方法以及不同的工艺制备参数对氮化硅薄膜的性能有很大的影响,因此大量的研究集中在氮化硅薄膜的制备上。目前,主流的氮化硅薄膜制备技术包括等离子体增强化学气相淀积、电感耦合等离子体增强化学气相淀积、微波等离子体化学气相淀积等,但制备过程中的离子轰击效应可能损伤衬底表面,影响薄膜质量。为了降低离子轰击效应的影响,本论文搭建了一种可避免衬底损伤的温和等离子体沉积系统,基于该系统对氮化硅薄膜进行了制备和性能测试。具体研究工作可概括如下。(1)首先,课题组自主搭建了温和等离子体沉积系统,核心的反应系统主要由反应腔体、射频电源、谐调匹配网络、电感耦合天线组成。等离子体虽然由电感耦合天线产生,但却工作在容性放电模式下,产生的静电场起了主导作用,导致较低的气体离化率以及较低的等离子体密度;径向静电场与衬底表面平行使得离子的运动被约束在与衬底表面平行的方向,因此,温和等离子体沉积系统从降低等离子密度以及约束离子运动方向两方面着手,显著地抑制了离子轰击效应,降低了表面损伤。(2)基于温和等离子体沉积系统在不同工艺参数下(清洗方法、气体流量、射频功率)制备了氮化硅薄膜。利用少子寿命测试仪研究了不同工艺条件下所沉积的氮化硅薄膜的钝化性能,由此确定性能最优的工艺制备参数。研究发现:RCA标准清洗法以及入腔前过氢氟酸更有利于氮化硅薄膜的钝化;氮化硅薄膜的钝化性能和氮气流量密切相关,这归因于薄膜中N-H键含量的变化;射频功率也会影响氮化硅薄膜的钝化性能,因为等离子体密度决定着薄膜中H总量的多少。(3)基于温和等离子体沉积系统制备了不同氮气和硅烷流量比(R=N2/SiH4)的氮化硅薄膜。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、拉曼光谱(Raman)研究了薄膜的表面形貌和化学组成;利用傅立叶红外光谱仪(FTIR)、少子寿命测试仪研究了薄膜的键结构、键密度、氢含量以及薄膜在晶硅表面的钝化效果。SEM观测表明,制备的氮化硅薄膜表面均匀,薄膜与衬底的界面清晰平滑;XPS观测表明,薄膜中的元素主要是Si、N,并获得了Si、N含量比;Raman光谱中480 cm-1特征峰由富硅氮化硅薄膜的非晶硅团引起;由FTIR吸收光谱计算得到了键密度和氢含量。实验结果表明:氮化硅薄膜的键密度、氢含量、化学组成和少子寿命主要取决于流量比R;当R=1.25时,成膜质量最好,H含量达到最高为29%。退火后少子寿命提高到251μs,表面复合速率降至85 cm/s,开路电压增到640 m V,在上述条件下获得的氮化硅薄膜钝化效果良好。