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近年来,人们发现氢化纳米硅(nc-Si:H)薄膜具有卓越的光学和电子学特性,在光电器件方面能大有作为,从而激发了研究纳米晶硅薄膜生长的兴趣。纳米硅薄膜是一种新型纳米晶-非晶两相混合材料,它不仅具有非晶硅材料的高光吸收性和光敏性,和比非晶硅更宽的光学带隙,并能有效克服非晶硅的光致衰退效应,从而使其成为取代非晶硅的较理想的新型太阳能电池材料。因此,该材料的研究也备受人们关注。围绕上述研究方向,本论文主要进行了如下几方面的工作: 首先,采用射频磁控溅射的方法研究了nc-Si:H薄膜的制备工艺,在玻璃和单晶硅衬底上分别制备出高质量的nc-Si:H薄膜,并且对nc-Si:H薄膜的结构特性,光电特性以及电导机制进行了一定的理论分析。同时,我们利用X射线衍射分析(XRD),扫描电子显微技术(SEM),原子力显微技术(AFM)、傅立叶红外吸收光谱(FTIR),紫外吸收光谱(UV-vis)等手段分析了样品的微观形貌,纳米晶粒尺寸大小,硅氢键合情况以及薄膜的光学带隙,讨论了各种工艺参数(衬底温度,气体压强、氢气浓度、衬底材料和靶材等)对nc-Si:H薄膜结构和性能的影响,并总结出获得适合太阳电池用的高质量宽带隙nc-Si:H的初步工艺条件。 其次,采用AFORS-HET数值仿真软件对nc-Si:H/c-Si异质结太阳电池进行了建模和仿真,研究了不同发射层厚度、掺杂浓主度、本征层厚度以及不同界面态密度对纳米硅异质结太阳电池对性能的影响。仿真结果表明:要获得高效率的nc-Si:H/c-Si异质结太阳电池,发射层厚度应控制在20nm左右,发射层掺杂浓度就控制在2.0×1019cm-3左右,界面态密度1×1011cm-3以内;在其它参数条件不变的情况下,插入较薄本征层,能使光电转换效率增加,但本征层厚度继续增加时,短路电流密度减少,效率也随之降低,本征层厚度应控制在5nm以内。