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以多晶硅片为衬底,在快热化学气相沉积(RTCVD)设备上,通过外延生长的方式制得多晶硅薄膜,并利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等测试手段对薄膜的形貌结构及成分进行分析.
多晶硅薄膜的制备与表征
【摘 要】
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以多晶硅片为衬底,在快热化学气相沉积(RTCVD)设备上,通过外延生长的方式制得多晶硅薄膜,并利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等测试手段对薄膜的形貌结构及成分进行分析.
【机 构】
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华南理工大学材料科学与工程学院(广州),中国科学院广州能源研究所(广州) 中国科学院广州能源研究所
【出 处】
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中国第七届光伏会议
【发表日期】
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2002年4期
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通常采用氢稀释方法调节非晶硅薄膜的晶化率.本文针对用甚高频等离子体增强化学气相沉积(VHF-PECVD)方法生长非晶硅薄膜材料中,辉光功率对a-Si:H材料的晶化率的影响进行了研究.我们发现在一定氢稀释下非晶硅薄膜材料晶化程度和功率并不是一个单调递增或者单调递减的关系,而是在功率较低时,材料具有较高的晶化率,当功率增大时,晶化率首先降低,接着升高.利用辉光功率对晶化率的调制效应,结合氢稀释率可以比
本文介绍了全铝背场对于提高单晶硅电池转换效率的作用.我们在单晶硅电池工中应用了这一技术,发现在烧铝后电池背面出现了大小不同导电或不导电黑圈(氮化铝或刚玉),极大的影响了背电极接触,使电池效率降低.通过改善工艺条件,我们消除了这一现象,使电池的填充因子提高,开路电压提高,电池的平均效率提高到12-14﹪(4000片/每批).
本文设计制作了适合空间电源用的复合结构的MIp-AlGaAs/p-n-n-GaAs太阳电池.制作过程中,通过引入固定负电荷,建立表面感应结,有效提高电池的开路电压近10﹪以上.电子辐照实验结果表明该电池的耐辐照性能较好,其临界注量较AlGaAs/GaAs电池提高近1个数量级.300℃、30min的等时退火可使电池效率恢复到85﹪以上.
用VHF-PECVD技术沉积了一系列样品,用Keithly公司642静电计和惠普公司的8520数字多用表测试了它们的光电特性.研究光电特性和光致变化与沉积的关系.我们发现,适当增大气压可以提高沉积速率,微量硼杂可以显著提高薄膜的稳定性.在沉积速率达到3A/s的前提下,光暗电导比可达到10,光电导的光致衰退幅度可控制在10﹪以内.
本文研究了用高压低温法制备的硅材料的性能.对制备的条件进行了实验研究,在不同的温度条件下制备了硅材料,获得了最佳的制备条件.用XRD分析了材料的物相结构;阿基米德法测量了制备材料的密度;对材料的电阻率也进行了测量.结果表明:用高压方法制备的硅材料具有较好的机械强度及较高的材料密度;可以用作硅薄膜的衬底材料;600℃温度下烧结可以获得无氧化的硅材料.
采用热丝技术研究了在氢稀释度R=90﹪、98﹪及99﹪条件下玻璃衬底上硅的成核情况.在成核初期,氢稀释度为98﹪和99﹪条件下成核密度比90﹪高;在相同的氢稀释条件下生长20分钟后,低成核密度的样品对应较大的晶粒,薄膜粗糙度大;讨论了成核及生长的关系.
纳米薄膜是具有纳米微结构的薄膜材料,其结构可从几纳米至0.1微米,可由多种方法得到,如:RF方法、PECVD方法.薄膜的结构特点是:由纳米晶粒和晶粒间具有无序结构成分的界面组织组成.加氢纳米晶硅有高的电导率,高的载流子迁移率,以及发光的蓝移,以及不同于普通薄膜的电流-电压特性.这些新特性都与其量子效应有直接的关系.
将等离子体引入热丝化学气相沉积(HWCVD),制备了多晶硅薄膜,通过Raman散射、XRD、红外吸收谱等手段研究了薄膜结构性质.结果表明,与单纯的热丝技术相比,等离子体助热丝CVD技术(PE-HWCVD)在一定条件下有助于薄膜的晶化和提高薄膜均匀性,增加薄膜致密度,降低薄膜中由于后氧化引入的氧含量.Auger谱研究表明等离子体的引入大大降低了硅化物在高温热丝表面的形成.
我们对现存三室PECVD设备进行了改造,借鉴国外的经验,将PECVD系统的阴极单板结构改造为喷淋式的三层结构,进气方式由侧进气改为下进气.在改造后的VHF-PECVD系统上进行了一系列的工艺实验.实验结果表明:改进的三层喷淋式结构明显改善了反应气流的均匀性,以及所沉积a-Si:H薄膜的均匀性.