作为绿色能源,太阳能电池在能源危机和环境危机的今天,突显其研究和应用价值。多晶硅薄膜集晶体硅和非晶硅材料优点于一身,克服了光致衰退,与现有的太阳能电池研究生产技术具有兼容性,有可能成为制作太阳能电池的廉价优质材料。 等离子体辅助化学气相沉积方法(PECVD)是制备薄膜材料的几种方法中技术最为成熟、操作较为简单的一种,并且可以制备均匀性高的大面积薄膜。但是采用PECVD方法沉积多晶硅薄膜仍面临着两大难题:一是薄膜的晶化率有待提高;二是薄膜的生长速率也有待提高。薄膜的晶化率决定电池的性能,生长速率决定其成本,因此高速制备优质薄膜是制作太阳能电池的关键。为解决这些问题,目前研究人员多致力于沉积条件的优化以及如“二次晶化”等辅助手段的采用。 本文采用PECVD方法,系统研究了沉积温度、衬底、射频功率、氢稀释比、磷掺杂等沉积参数对多晶硅薄膜结晶状态及光电性能的影响,并对沉积出的多晶硅薄膜进行了固相晶化。结果表明:1)在一定范围内随着沉积温度的升高、射频功率的增大、硅烷含量的降低,薄膜的晶化率提高;但进一步提高温度、射频功率反而会使薄膜晶化效果变差。硅烷含量的降低大大减慢沉积速率。2)衬底的导电性能、及表面形貌对薄膜的晶化率有很大的影响。3)快速光退火与常规炉子退火的结果有一定的差异;4)磷掺杂导致沉积时晶化率降低,但对固相晶化有利。5)晶化越好薄膜的暗电导越大,光学带隙越小,逐渐靠近晶硅的带隙。发现固相晶化后的薄膜表面出现孔洞,建立理论模型给出解释。固相晶化后样品的反射谱显示它同时起到一定的减反射功能。