【摘 要】
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本文采用射频等离子体增强化学气相沉积（RF-PECVD）技术在硅衬底上沉积类金刚石（DLC）薄膜,对比了在不同甲烷（CH4）、氩气（Ar）流量比（VCH4/VAt）与沉积位置（上极板、下极板）时类金刚石薄膜中sp3杂化态含量与sp2杂化态含量比值（Ssp3/Ssp2）的变化及上、下极板沉积样品之间表面粗糙度与硬度的差异,以寻求能够稳定制备高质量DLC薄膜的工艺方法;为了探索用本方法生长的类金刚石薄
【基金项目】
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福建省科技厅工业引导项目（2017H0038）；
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本文采用射频等离子体增强化学气相沉积（RF-PECVD）技术在硅衬底上沉积类金刚石（DLC）薄膜,对比了在不同甲烷（CH4）、氩气（Ar）流量比（VCH4/VAt）与沉积位置（上极板、下极板）时类金刚石薄膜中sp3杂化态含量与sp2杂化态含量比值（Ssp3/Ssp2）的变化及上、下极板沉积样品之间表面粗糙度与硬度的差异,以寻求能够稳定制备高质量DLC薄膜的工艺方法;为了探索用本方法生长的类金刚石薄膜制备高效太阳能电池的可行性,利用AFORS-HET模拟软件2.5版本在AM1.5,100mW/cm2太阳光辐照条件对a-DLC（P）/c-Si（n）/c-Si（n+）结构的异质结太阳能电池进行了模拟与优化,研究了 P型DLC层与n型晶体硅层参数及其界面态缺陷密度对该结构太阳能电池的影响。获得结论如下:（1）用RF-PECVD方法可以在硅片上生长出性能良好的DLC膜,而DLC膜的性能和结构与衬底在反应腔室的位置（靠近上极板或下极板）以及反应气体甲烷和氩气的流量比（VCH4/VAr）密切相关。位于上极板和下极板生长的DLC膜其Ssp3/Ssp2值随VCH4/VAr的变化出现不同的规律:位于上极板生长的DLC膜的Ssp3/Ssp2值,几乎不随VCH4/VAr的变化而变化,并保持在0.81左右;而位于下极板的DLC膜的Ssp3/Ssp2值随VCH4/VAr的增加,开始上升,当VCH4/VAr为1时达到最大值1.34,而后下降。（2）与下极板沉积所得样品相比,在上极板可以稳定制备出沉积速率更快、硬度更高、粗糙度更低、表面更致密的DLC薄膜。本文用RF-PECVD方法生长DLC膜的“四步模型”解释了上述规律与差异,并发现上极板生长的DLC膜中sp2杂化碳原子主要是以六元环状结合,而位于下极板生长的DLC膜的sp2杂化碳原子主要是以链式结合。（3）在a-DLC（P）/c-Si（n）/c-Si（n+）异质结太阳能电池结构中,a-DLC（P）发射层禁带宽度、厚度与掺杂浓度对DLC异质结太阳能电池有较大影响,要获得性能良好的a-DLC（P）/c-Si（n）异质结太阳能电池,a-DLC（P）层禁带宽度需为1.5eV,且厚度应尽可能薄,最佳掺杂浓度为9.5×1019 cm-3;c-Si（n）层最佳掺杂浓度为5.5×1016 cm-3,最佳厚度为 350μm。（4）界面态缺陷密度对a-DLC（P）/c-Si（n）异质结太阳能电池输出性能的影响很大,是不可忽视的核心问题,降低界面态缺陷密度可以极大程度上提高a-DLC（p）/c-Si（n）异质结太阳能电池的性能。（5）通过对a-DLC（P）/c-Si（n）/c-Si（n+）异质结太阳能电池的模拟与优化,得到其最高转换效率为19.26%,这表明a-DLC（P）/c-Si（n）异质结太阳能电池具有很高的潜在研究价值和应用价值。
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