在光伏领域中,晶体硅(包括单晶硅和多晶硅)太阳电池一直在市场中占有主导地位(约占95%以上),但是由于晶体硅是体材料,在太阳能电池制备过程需要消耗大量的原材料。为了减少原材料的消耗,人们一直希望得到高转换效率的硅薄膜太阳电池。其中,微晶硅薄膜材料作为一种新型太阳能光电材料备受瞩目。微晶硅薄膜材料因为既具有非晶硅薄膜材料的高吸收性,又具有晶体硅材料的好的稳定性,同时还具有较长载流子寿命以及较小的光致衰减效应,同时制备设备简单,适合大面积、较低成本生产等优点。因此,人们希望利用微晶硅薄膜材料来代替晶体硅材料制备出高转换效率,低成本、低耗材的硅薄膜太阳电池。而热丝化学气相沉积(HWCVD)技术由于其热丝既能通过高温起分解分子的作用,又在反应过程起到催化作用,因而其沉积速度较快。同时热丝设备简单,适合在廉价衬底上(玻璃、不锈钢等)大面积均匀生长,目前被认为是一种较好的沉积硅薄膜的技术。本文采用HWCVD技术,在玻璃衬底和n型单晶硅衬底上制备微晶硅薄膜材料,研究了微晶硅材料在制备过程中,硅烷流量、沉积时间和热丝温度三个重要参数对其制备微晶硅薄膜材料及其微结构特性的影响。论文主要内容包括以下三个部分:1.在利用HWCVD制备微晶硅薄膜的过程中,氢离子对晶粒的生长起到关键的作用。硅烷流量的变化间接影响到了氢离子的浓度,因而会对薄膜的质量产生影响。实验中,采用硅烷和氢气作为反应气源,在热丝温度约为1600℃(电流为14A),沉积压力为30Pa,氢气流量为30sccm的条件下,通过改变硅烷流量,在晶向为(100)的N型单晶硅片和Corning7059玻璃片上沉积硅薄膜材料。X衍射实验发现,沉积的硅薄膜在(111)晶面方向存在择优取向生长。随着硅烷流量的增加,晶粒尺寸减小,带隙展宽。当硅烷流量为1.02 sccm时,得到了较好的沉积速率(0.239 nm/s),且样品的晶粒尺寸(18.7nm)与带隙宽度(1.483eV)也得到了一定的改善。2.为了了解热丝化学气相沉积技术制备薄膜纵向生长情况,研究了微晶硅薄膜结构、光学特性随沉积时间的变化规律。实验中,当热丝温度约为1600℃时,以硅烷和氢气作为反应气源,通过改变沉积时间(50min、70min、90min、110min)制备了一系列的微晶硅薄膜。实验结果表明:随着沉积时间的增加,硅薄膜厚度增加,但沉积速率非单调变化,表现出纵向的非均匀生长。硅薄膜样品在(111)面特征峰方向的晶粒尺寸增大后基本趋于不变,在沉积时间为90 min时,晶粒尺寸最大,光学带隙最小,而且薄膜被氧化程度最低。也就是说,随着沉积时间的变化,薄膜从整体上来说,在一定的范围内晶粒表现出长大的趋势。3.热丝温度影响着硅烷分解的产物以及催化的效率,因而会对薄膜的结构具有重要影响。在制备微晶硅薄膜的过程中,通过对热丝电流的控制来控制热丝温度,研究了热丝温度大小(对应热丝电流为14A、16A、18A)对微晶硅薄膜结构与光学特性的影响。实验结果表明,随着热丝温度增加,微晶硅薄膜的晶面取向逐渐由(111)向(220)转变,(111)面晶粒尺寸表现为减小的趋势,(220)面晶粒尺寸表现为增加的趋势。同时,当热丝电流达到14A时,出现了氧化硅的特征衍射峰。热丝温度越高,硅薄膜的结晶性能越好,晶粒呈现出大尺寸的多边棱锥形。但多边棱锥形晶粒尺寸越大,造成薄膜中空洞也越大。对薄膜进行了傅里叶红外吸收光谱的表征,发现高温得到的薄膜中氧含量最高。为了抑制氧,对热丝制备的薄膜进行了氢等离子体的处理,发现附加的氢等离子体可以消除一定的氧含量。但是通过XRD表征发现氧化硅依然存在,因而推测氢等离子体所处理的氧主要分布在薄膜的表面。