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能源问题已经成为制约各国经济发展的首要问题,太阳能作为一种取之不尽,用之不竭的绿色能源,是解决全球能源问题的重要途径。太阳能电池是利用光伏效应将太阳能转化成电能的器件。体硅太阳能电池在太阳能电池市场占有重要地位,但与传统能源相比,其成本较高。因此,开发低原料消耗的硅基薄膜太阳能电池成为光伏领域研究的热点。硅基薄膜电池包括非晶硅、单晶硅和多晶硅薄膜电池,然而,非晶硅薄膜电池性能不稳定,寿命较短;单晶硅薄膜电池制备成本高昂,很难在民用中推广;多晶硅薄膜电池兼具两者之长,与单晶硅薄膜电池相比,其电池材料制备成本较低,可大面积生产,与非晶硅薄膜电池相比,其电池转化效率较高,稳定性好,且不发生光致衰退效应。多晶硅薄膜的制备工艺可分为高温制备工艺与低温制备工艺。高温工艺制备的多晶硅薄膜结晶度较高、晶粒尺寸较大,且沉积速率较快,然而高温制备工艺对衬底材料的耐热性要求较高,一般用单晶硅作为衬底材料。为了降低太阳能电池的成本,实现在廉价玻璃衬底上制备太阳能电池,低温制备工艺开始受到人们重视。多晶硅薄膜的低温制备工艺一般使用两步法,先在廉价衬底上低温沉积一层非晶硅薄膜,然后通过热退火、激光诱导再结晶等晶化方法使硅薄膜再结晶。等离子体增强化学气相沉积可实现一步法在玻璃衬底上低温沉积多晶硅薄膜,具有制备工艺简单、易于形成产业化等优势 本文主要介绍了通过电感耦合等离子体增强化学气相沉积法,利用SiH4,H2和Ar作为反应气体,在不同氢气稀释比例条件下进行化学气相沉积反应,制备出具有较高结晶性的多晶硅薄膜。并对多晶硅薄膜的表面形貌和微观结构进行了表征。通过对反应等离子体的朗缪尔探针诊断,研究射频功率和工作气压对等离子体放电的影响。 在温度290±10℃,功率70 W,压强5.6 Pa的条件下,随着硅烷含量的增加,薄膜的沉积速率增加。当R=9.1%时,沉积速率达到最大值0.65 nm/s,这主要是因为ICP放电具有较高的电子密度,在功率为70 W条件下,硅烷气体被有效分解。薄膜的结晶度随气体比例R先增加后降低,当R=4.8%时,结晶度有最大值67.3%,这是由于H原子含量越高,活性粒子SiHx在薄膜表面的迁移能力就越强,可使活性基团到达最佳的能量位置,此外,H原子在薄膜表面的反应可产生局部发热,活化表面,但由于实验中硅烷与氢气总的流量是一定的,当氢气含量过高,硅烷含量较少,薄膜沉积所需的前驱物较少,从而生长时分散在衬底上的晶核较少,形成的薄膜厚度减少,非晶成分增多。因此,选择合适的氢稀释比例比较重要,此时可生成晶体结构排列整齐、致密的的柱状结构多晶硅薄膜。