太阳能电池用多晶硅薄膜的制备与表征

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wxn222007
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在环境与能源危机的今天,太阳能电池作为绿色环保能源深入人心。多晶硅薄膜太阳电池同时兼具晶体硅电池和非晶硅电池的优点于一身,即将成为未来最具发展前景的太阳能电池之一。  本课题分别采用LPCVD方法和PECVD方法生长了微晶硅和非晶硅薄膜,并引入固相晶化法制备出高质量的多晶硅薄膜。通过激光拉曼光谱、X射线衍射仪以及扫描电镜的测试手段,系统的研究了退火温度、掺杂浓度、沉积温度等工艺参数的变化对多晶硅薄膜结晶状态、表面形貌及电学性能的影响规律。  LPCVD和PECVD生长的微晶/非晶硅薄膜在相同的热处理条件下制备出多晶硅薄膜差别很大。前者制备的薄膜晶粒尺寸小,表面平滑光亮,存在由于设备及实验条件等原因引起的多种缺陷;后者制备的多晶硅薄膜晶粒尺寸大、表面粗糙不平,存在明显的晶粒间界和少量的表面缺陷。  退火可以引起多晶硅薄膜结晶状态、杂质分布及薄膜电性能等诸多性质的变化。退火温度升高,薄膜晶化率提高,使薄膜结晶更加完全;其晶粒尺寸随着退火温度升高先增大后减小。且由于退火温度升高引起n型掺杂多晶硅薄膜中的Si-P键数目增多,降低了晶界势垒,薄膜的电阻率减小。离子注入后的杂质在多晶硅薄膜内呈现高斯分布,退火的温度升高后,杂质离子能越过晶界势垒向薄膜内部均匀扩散,最终由于退火温度过高使部分杂质穿过阻挡层而进入了衬底层,薄膜内杂质浓度降低。  掺杂可以使多晶硅薄膜晶化率提高,薄膜晶粒尺寸增大。然而,掺杂浓度过高或不均匀会导致薄膜表面缺陷的增多。在相同退火条件下,薄膜的晶粒大小随着掺杂浓度的升高而减小;由于Si-P键随着掺杂浓度升高而增多,载流子数目增加,薄膜的方块电阻值也随之减小。
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