硅薄膜微結構及懸掛鍵缺陷研究.pdf

1、作為目前最具有發(fā)展前景的硅基薄膜太陽電池,具有原材料取之不盡、用之不竭、分布廣泛、綠色環(huán)保以及成本低廉等優(yōu)點,因此得到廣泛的研究與應用。
　　 硅薄膜的結構缺陷顯著影響薄膜太陽能電池的性能。硅薄膜在制備過程中往往存在晶粒間界、微空洞、懸掛鍵等缺陷。X射線小角散射(SAXS)已經證實了薄膜中微空洞的存在,晶界缺陷可由TEM及HR-TEM觀察到,而硅薄膜中最通常的缺陷是懸掛鍵缺陷。懸掛鍵缺陷的存在對太陽電池性能的影響很大,極易成為電

2、子和空穴的額外復合中心,使得電子的俘獲截面增大、壽命下降,影響電池性能的穩(wěn)定性。懸掛鍵中的電子是未配對的,存在自旋,電子自旋共振技術(ESR)測得在蒸發(fā)和濺射法制備非晶硅中,自旋密度達到1020cm-3,表明懸掛鍵缺陷的濃度是相當高的。無摻雜的非晶硅中的懸掛鍵密度很高(1018cm-3或更高),電學性能很差,不能滿足器件的應用要求。因此硅薄膜中懸掛鍵及相關缺陷的研究是十分必要的。
　　 本論文采用ECR-PECVD、ArF準分子

3、激光晶化、中頻磁控濺射等方法制備硅薄膜,采用透射電子顯微鏡(TEM)、X射線衍射(XRD)、喇曼光譜(Raman)、傅里葉紅外光譜(FFIR)、電子自旋共振波譜(ESR)等檢測手段,對薄膜的相結構、結晶狀態(tài)、氫含量及懸掛鍵密度進行觀察分析。了解硅薄膜中結晶度,氫含量及懸掛鍵密度對硅薄膜的影響規(guī)律,以尋求穩(wěn)定化處理方法和工藝。
　　 實驗結果表明,利用ECR-PECVD方法在Si基片上沉積Si薄膜,當Ar流量為70sccm時,薄膜