大晶粒多晶Si薄膜的制备与结构表征

论文摘要

多晶Si薄膜太阳电池研究引起了人们的广泛关注,而采用大晶粒多晶Si薄膜是提高其能量转换效率的一条可行途径。本工作采用低压化学气相沉积(LPCVD)和高频感应加热化学气相沉积(HFCVD)工艺,在SiO2表面上成功地制备了大晶粒多晶Si薄膜。利用α台阶仪和扫描电子显微镜(SEM)研究了衬底温度、反应气体压强和硅烷(SiH4)浓度等工艺参数对大晶粒多晶Si薄膜的生长速率和晶粒尺寸的影响,获得了制备最大晶粒薄膜的典型实验条件,其晶粒平均尺寸为1.2～21μm。对薄膜进行了后扩散掺杂,并实验研究了掺杂时间、掺杂温度和退火温度对薄膜方块电阻的影响。实验证实,退火温度对于提高薄膜的电学特性至关重要。当退火温度为900℃C时,薄膜的方块电阻值为121Ω/□；而当退火温度升高到1100℃时,薄膜的方块电阻下降到38Ω/□,这是因为在较高的温度下有更多的杂质原子被激活的缘故。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 太阳电池研究的重要意义
• 1.2 太阳电池研究的历史回顾
• 1.3 太阳电池的结构类型
• 1.4 多晶Si薄膜太阳电池
• 1.5 本研究采取的实验方法
• 第2章 实验方法
• 2.1 沉积方法与实验装置
• 2.1.1 沉积方法
• 2.1.2 LPCVD实验装置
• 2.1.3 HFCVD实验装置
• 2.2 实验条件
• 2.2.1 HFCVD直接制备大晶粒多晶Si薄膜
• 2.2.2 制备绒面衬底
• 2.2.3 LPCVD与HFCVD结合制备多晶Si薄膜
• 2.3 多晶Si薄膜的结构表征
• 2.3.1 扫描电子显微镜
• 2.3.2 X射线衍射仪
• 2.3.3 α-台阶仪
• 2.4 薄层电阻的测量
• 第3章 大晶粒多晶Si薄膜的生长
• 3.1 制备多晶Si薄膜的方法
• 3.2 CVD制备多晶Si薄膜的生长机理
• 3.2.1 多晶Si薄膜沉积过程
• 3.3 多晶Si薄膜的生长速率
• 3.3.1 薄膜生长速率与沉积温度的关系
• 4浓度的关系'>3.3.2 薄膜生长速率与SiH₄浓度的关系
• 3.3.3 生长速率与反应室压强的关系
• 3.3.4 薄膜厚度与生长时间的关系
• 第4章 大晶粒多晶Si薄膜的结构特征
• 4.1 多晶Si薄膜成核以及成膜的机理
• 4.2 大晶粒多晶Si对薄膜的影响
• 4.3 多晶Si薄膜的择优取向
• 4.4 工艺条件对多晶Si薄膜形成的影响
• 4.4.1 沉积温度对于晶粒的影响
• 4.4.2 沉积时间对于晶粒的影响
• 4.4.3 反应气源浓度对于薄膜晶粒的影响
• 4.4.4 反应压强对于薄膜晶粒的影响
• 第5章 进一步改善薄膜质量的工艺探讨
• 5.1 制备绒面衬底
• 5.1.1 腐蚀时间对晶粒尺寸的影响
• 5.1.2 腐蚀液浓度对晶粒尺寸的影响
• 5.2 利用LPCVD和HFCVD相结合工艺
• 5.3 后扩散掺杂
• 第6章 结束语
• 参考文献
• 硕士研究生在读期间发表的论文
• 致谢