硅基薄膜太阳能电池材料的制备与性能研究

【摘要】：非晶硅、多晶硅太阳能电池具有很高的性比价优势。本论文通过优化薄膜沉积的工艺参数，用磁控溅射技术制备硅薄膜，以期能够得到高质量的器件级硅薄膜材料。磁控溅射技术是一种简单、低温、快速的生长薄膜的方法，能够在不使用有毒气体和可燃性气体的情况下进行掺杂和沉积薄膜，用掺杂靶材直接用溅射法沉积成膜，这一方法节能、高效、环保。磁控溅射法与其它技术相比，它的最大优势在于薄膜的沉积速率快，成膜效率和经济效益太阳能电池行业是近些年发展的极其火热的一个朝阳产业。在硅系太阳能电池中，非常诱人，该技术有希望大幅度降低太阳能电池的成本。 随着第三代太阳能电池，即薄膜太阳能电池研究的不断深入，制备高质量的多晶硅薄膜是提高多晶硅薄膜太阳能电池的光伏转换效率，这是从本质上解决问题的一个途径。本论文对高质量的多晶硅薄膜的制备方面做了一些探索性的工作，采用金属铝诱导的方法成功制备了质量较高的多晶硅薄膜。首先用射频磁控溅技术在玻璃衬底上沉积非晶硅薄膜和铝薄膜，然后在Ar气氛中对样品进行退火处理，最后通过原子力显微镜和X射线仪对退火前后的磁控溅射法制备的硅薄膜进行了分析。 【关键词】：多晶硅薄膜 磁控溅射 铝诱导晶化 退火
【学位授予单位】：河南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM914.42
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-27
• 1.1 引言9-10
• 1.2 硅基薄膜太阳能电池的国内外研究现状10-11
• 1.3 非晶硅薄膜太阳能电池11-16
• 1.4 多晶硅薄膜太阳能电池16-17
• 1.4.1 多晶硅薄膜的结构特点16-17
• 1.4.2 多晶硅薄膜的光电特性17
• 1.5 太阳能电池的工作原理17-22
• 1.5.1 太阳能电池的 pn 结17-18
• 1.5.2 太阳能电池的电流电压特性18-20
• 1.5.3 太阳能电池的光伏效应20
• 1.5.4 太阳能电池的能量转换过程20-22
• 1.6 太阳能电池的基本特性22-25
• 1.6.1 短路电流22
• 1.6.2 开路电压22-24
• 1.6.3 输出特性24-25
• 1.6.4 转化效率25
• 1.7 本课题的研究目的及其来源25-27
• 第二章 实验方法和仪器27-35
• 2.1 磁控溅射法制备薄膜技术27-32
• 2.1.1 磁控溅射法沉积薄膜27-30
• 2.1.2 磁控溅射的特点30-31
• 2.1.3 薄膜的生长机理31-32
• 2.2 硅薄膜材料制备设备与表征方法32-35
• 2.2.1 磁控溅射设备及其主要性能参数32
• 2.2.2 薄膜性能的表征方法32-35
• 第三章 非晶硅薄膜材料的制备与性能研究35-41
• 3.1 非晶硅薄膜材料制备35
• 3.2 溅射工艺参数对非晶硅薄膜沉积速率的影响35-40
• 3.2.1 工作气压对非晶硅薄膜沉积速率的影响35-36
• 3.2.2 衬底温度对非晶硅薄膜的沉积速率的影响36-37
• 3.2.3 溅射功率非晶硅对薄膜沉积速率的影响37-38
• 3.2.4 薄膜厚度对非晶硅薄膜透光率的影响38-39
• 3.2.5 薄膜厚度对非晶硅薄膜反射率的影响39
• 3.2.6 硅薄膜的 XRD 图谱39-40
• 3.3 本章小结40-41
• 第四章 多晶硅薄膜材料的制备与性能研究41-49
• 4.1 样品的制备41-42
• 4.1.1 衬底的准备41
• 4.1.2 铝硅复合薄膜的制备41
• 4.1.3 退火41
• 4.1.4 去除表面析出的铝41-42
• 4.2 多晶硅薄膜 XRD 图谱42-48
• 4.2.1 暴露在空气中氧化的情况42-44
• 4.2.2 在磁控溅射室连续成膜的情况44-48
• 4.3 本章小结48-49
• 第五章 等离子处理对硅薄膜性能的影响49-55
• 5.1 等离子体处理机理49-50
• 5.2 等离子处理对硅薄膜反射率的影响50
• 5.3 等离子处理对硅薄膜透光率的影响50-51
• 5.4 在不同功率下对硅薄膜的等离子处理51-52
• 5.5 不同功率下等离子处理的样品的 AFM 图像52-53
• 5.6 本章小结53-55
• 参考文献55-59
• 攻读学位期间的学术成果59-61
• 致谢61-62

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