本文關(guān)鍵詞： 等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積 非晶硅 禁帶寬度 太陽能電池 微晶硅　出處：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2010年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】： 硅基薄膜材料作為一種極具潛力的光電能量轉(zhuǎn)化材料,由于其能耗低、可使用廉價襯底,并易大面積沉積等優(yōu)勢而備受人們關(guān)注,也使其在太陽能電池領(lǐng)域有很大的競爭力。非晶硅薄膜電池做為其中一個重要的分支,是目前光伏領(lǐng)域的研究熱點。 本文首先研究了在本設(shè)備條件下制備出非晶硅薄膜的均勻性問題,得到影響薄膜沉積均勻性的因素主要是電極間距和射頻反射功率的大小。并探討了樣品表面出現(xiàn)斑點及“彩虹條”現(xiàn)象的原因及應(yīng)對措施。 采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)技術(shù),研究了不同射頻功率、反應(yīng)氣壓和襯底溫度對制備非晶硅薄膜的沉積速率和光電特性的影響。結(jié)果表明,隨襯底溫度升高,射頻功率增大,反應(yīng)室內(nèi)氣壓升高,沉積速率都增加。但過快的沉積速率使得膜內(nèi)缺陷增多,性能下降。在可見光波段,薄膜對光的吸收隨波長增加而迅速減小,光吸收系數(shù)在105cm-1數(shù)量級內(nèi)。所制樣品的光學(xué)禁帶寬度在1.7-2.2eV范圍內(nèi)波動,暗電導(dǎo)率約為10?3S/cm數(shù)量級內(nèi)。利用正交實驗,得到了本設(shè)備制備出的非晶硅膜的最佳實驗參數(shù)。 其次,采用前文得到的最優(yōu)參數(shù)在不同襯底上制備硅基薄膜。通過結(jié)構(gòu)和性能的測試發(fā)現(xiàn),硅膜在不同襯底表面的結(jié)合力都較好,但沉積速率相差很大,以AZO以最高,沉積速率達(dá)27.1nm/min,FTO次之,玻璃最低。同時發(fā)現(xiàn),AZO和FTO表面均有膜輕微脫落現(xiàn)象。通過掃描電鏡觀察到,玻璃基底上為典型的非晶硅膜,而AZO和FTO表面逐漸開始有明顯的顆粒團(tuán)聚現(xiàn)象,但仍是非晶態(tài)。同時發(fā)現(xiàn),襯底的結(jié)構(gòu)形態(tài)與薄膜沉積和生長有很重要的關(guān)系。但對非晶硅沉積來說,最重要的影響因子不是襯底材質(zhì)(玻璃態(tài),非晶態(tài)或晶態(tài)),而是沉積工藝參數(shù)。 最后,本論文初步探索了微晶硅的制備工藝,發(fā)現(xiàn)襯底材料的結(jié)構(gòu)與微晶硅薄膜生長有重要關(guān)聯(lián),表現(xiàn)為襯底材料結(jié)晶性愈好,生長的微晶顆粒愈小。
[Abstract]:As a potential photoelectric energy conversion material, silicon-based thin film has attracted much attention due to its advantages of low energy consumption, low cost substrate and easy deposition in large area. As an important branch, amorphous silicon thin film cell is the research hotspot in the field of photovoltaic at present. In this paper, the homogeneity of amorphous silicon thin films prepared under the condition of this equipment is studied. The main factors influencing the uniformity of film deposition are the distance between electrodes and the radio frequency reflection power, and the reasons for the appearance of speckle and "rainbow strip" on the surface of the sample and the countermeasures are discussed. Plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) technique was used to study different RF power. The effects of reaction pressure and substrate temperature on the deposition rate and photoelectric properties of amorphous silicon thin films were investigated. The results show that the RF power increases with the substrate temperature and the pressure of the reaction chamber increases. The deposition rate increased, but too fast deposition rate increased the defects in the film, the performance of the film decreased. In the visible light band, the absorption of light decreased rapidly with the increase of the wavelength. The optical absorption coefficient is in the order of 105 cm ~ (-1). The optical band gap of the sample fluctuates in the range of 1.7-2.2 EV, and the dark conductivity is about 10? In the order of 3s / cm, the optimum experimental parameters of the amorphous silicon film prepared by this equipment were obtained by orthogonal experiment. Secondly, silicon thin films were prepared on different substrates using the optimal parameters obtained above. The results of structure and performance tests show that the bonding force of silicon films on different substrates is good, but the deposition rate is very different. The AZO was the highest, the deposition rate was 27.1 nm / min, and the glass was the lowest. At the same time, it was found that there was a slight shedding of the film on the surface of AZO and FTO, which was observed by scanning electron microscope. The glass substrate is a typical amorphous silicon film, while the surface of AZO and FTO gradually begins to have obvious particle agglomeration phenomenon, but it is still amorphous. At the same time, it is found. The structure and morphology of the substrates are closely related to the deposition and growth of the films, but the most important factors affecting the deposition of amorphous silicon are not the substrate materials (glass, amorphous or crystalline), but the deposition process parameters. Finally, the preparation process of microcrystalline silicon has been preliminarily explored. It is found that the structure of the substrate is closely related to the growth of microcrystalline silicon thin films. The better the crystallinity of the substrate is, the smaller the microcrystalline particles are.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：TN304.055

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 金鑫;李偉;蔣亞東;廖乃鏝;陳宇翔;陳德鵝;;C元素對N型a-Si∶H薄膜微結(jié)構(gòu)及電學(xué)特性的影響[J];半導(dǎo)體光電;2009年05期

2 俞誠;摻氟低氫PECVD氮化硅新工藝[J];半導(dǎo)體技術(shù);1988年06期

3 李思淵 ,張旗 ,王毓珍;PECVD 氮化硅薄膜的淀積與刻蝕[J];蘭州大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);1986年04期

4 楊緒華,孫青;PECVD SiO_2薄膜應(yīng)力特性的研究[J];固體電子學(xué)研究與進(jìn)展;1989年02期

5 張聲良,劉新明,賈全喜,劉恩科;多用途LPCVD/PECVD薄膜淀積設(shè)備的試制與其薄膜性能的研究[J];半導(dǎo)體技術(shù);1987年04期

6 羅海云;PECVDSiN及其在GaAsMESFET中的應(yīng)用第Ⅱ部分：PECVDSiN的性質(zhì)及其對GaAs器件性能的影響[J];半導(dǎo)體情報;1994年02期

7 馬洪芳;PECVD氮化硅/二氧化硅復(fù)合膜的鈍化作用[J];微電子學(xué);1986年Z1期

8 趙永軍,王民娟,楊擁軍,梁春廣;PECVD SiN_x薄膜應(yīng)力的研究[J];半導(dǎo)體學(xué)報;1999年03期

9 雷紅兵,王紅杰,鄧曉清,楊沁清,胡雄偉,王啟明,廖左升,楊基南;采用TEOS和H_2O源PECVD方法生長氧化硅厚膜(英文)[J];半導(dǎo)體學(xué)報;2001年05期

10 王曉泉,汪雷,席珍強(qiáng),徐進(jìn),崔燦,楊德仁;PECVD淀積氮化硅薄膜性質(zhì)研究[J];太陽能學(xué)報;2004年03期

相關(guān)會議論文 前10條

1 刁宏偉;張世斌;王永謙;廖顯伯;孔光臨;;穩(wěn)定優(yōu)質(zhì)氫化非晶硅薄膜的研制[A];中國第六屆光伏會議論文集[C];2000年

2 徐翔;馮杰;王友年;;中性氣體流動對PECVD放電過程的影響[A];第十五屆全國等離子體科學(xué)技術(shù)會議會議摘要集[C];2011年

3 宋平;連潔;高尚;李萍;王曉;吳仕梁;馬崢;;PECVD法生長SiO_2薄膜工藝優(yōu)化[A];中國光學(xué)學(xué)會2010年光學(xué)大會論文集[C];2010年

4 張?zhí)赐?黃輝;蔡世偉;黃永清;任曉敏;;PECVD法沉積氮化硅薄膜性質(zhì)工藝實驗研究[A];2009年先進(jìn)光學(xué)技術(shù)及其應(yīng)用研討會論文集（下冊）[C];2009年

5 陳小錳;徐軍;鄧新綠;樸勇;高鵬;董闖;;Si摻雜對DLC薄膜結(jié)構(gòu)和性能的影響[A];2004年中國材料研討會論文摘要集[C];2004年

6 高尚;連潔;宋平;馬錚;王曉;吳仕梁;;襯底溫度對PECVD法生長SiO2薄膜性能影響的研究[A];中國光學(xué)學(xué)會2010年光學(xué)大會論文集[C];2010年

7 王瑞春;沈鴿;袁駿;張溪文;趙高凌;翁文劍;韓高榮;杜丕一;;Al金屬誘導(dǎo)氫化非晶硅(a-Si:H)晶化的研究[A];2000年材料科學(xué)與工程新進(jìn)展（下）——2000年中國材料研討會論文集[C];2000年

8 劉洪伶;木易;王明月;董婧;苑進(jìn)社;;PECVD制備N摻雜類金剛石薄膜的光學(xué)特性[A];第十屆中國太陽能光伏會議論文集：迎接光伏發(fā)電新時代[C];2008年

9 刁宏偉;徐艷月;張世斌;王永謙;廖顯伯;;PECVD非晶硅膜的均勻性[A];中國太陽能學(xué)會2001年學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2001年

10 楊莉;陳強(qiáng);;PECVD法沉積類金剛石膜的研究[A];2008年全國荷電粒子源、粒子束學(xué)術(shù)會議暨中國電工技術(shù)學(xué)會第十二屆電子束離子束學(xué)術(shù)年會、中國電子學(xué)會焊接專業(yè)委員會第九屆全國電子束焊接學(xué)術(shù)交流會、粒子加速器學(xué)會第十一屆全國離子源學(xué)術(shù)交流會、中國機(jī)械工程學(xué)會焊接分會2008年全國高能束加工技術(shù)研討會、北京電機(jī)工程學(xué)會第十屆粒子加速器學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2008年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 靜蓉;AKT第七代PECVD預(yù)計明年中出貨三星[N];電子資訊時報;2003年

2 記者 郝曉明;我國首臺國產(chǎn)12英寸PECVD樣機(jī)沈陽出廠[N];科技日報;2011年

3 記者 王冠/北京;全球七代線擴(kuò)廠拉開序幕[N];電子資訊時報;2004年

4 吳昊;成功研制光伏核心裝備[N];中國航天報;2009年

5 楊連基;優(yōu)利訊推廣半導(dǎo)體工藝服務(wù)[N];電子資訊時報;2004年

6 ;走向世界的七星華創(chuàng)[N];中國電子報;2003年

7 琮淳;五家TFT廠新線陸續(xù)裝機(jī)[N];電子資訊時報;2004年

8 艷文;軟包裝水性復(fù)合粘合劑的應(yīng)用[N];中國包裝報;2005年

9 本報記者 杜一鳴　通訊員 王德忠;打造用清潔能源驅(qū)動的第三代城市[N];沈陽日報;2010年

10 ;基礎(chǔ)產(chǎn)品廠商：求新求變[N];中國電子報;2005年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 陸利新;PECVD非晶硅薄膜制程工藝仿真建模[D];上海大學(xué);2010年

2 楊光敏;碳納米管、納米金剛石、空心碳球及其復(fù)合物的PECVD制備和特性研究[D];吉林大學(xué);2010年

3 胡躍輝;高速沉積大面積均勻氫化非晶硅薄膜及其優(yōu)異的光電特性的研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2005年

4 王玫;β-SiC薄膜的低溫沉積及特性研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2002年

5 劉建偉;等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積制備碳納米管及其表征[D];吉林大學(xué);2008年

6 王應(yīng)民;硅基和CIGS基ZnO薄膜生長及CIGS太陽能電池器件的研究[D];南昌大學(xué);2006年

7 韓喻;嵌套復(fù)式周期光子晶體結(jié)構(gòu)的帶隙模擬及制備方法研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2007年

8 許英敏;等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積制備碳素/氧化鋅復(fù)合材料及其特性的研究[D];吉林大學(xué);2009年

9 廖乃鏝;氫化非晶硅薄膜制備及其微結(jié)構(gòu)和光電性能研究[D];電子科技大學(xué);2009年

10 徐慢;玻璃基太陽能電池薄膜材料制備及其結(jié)構(gòu)和性能研究[D];武漢理工大學(xué);2006年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 王玉;PECVD法制備氫化非晶硅薄膜及其性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

2 李志;氫化非晶硅薄膜的晶化處理研究[D];電子科技大學(xué);2010年

3 趙晶晶;非晶硅薄膜太陽能電池材料PECVD關(guān)鍵技術(shù)研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2010年

4 劉洋;平板式PECVD設(shè)備布?xì)庀到y(tǒng)的分析和優(yōu)化[D];東北大學(xué);2009年

5 鄧其明;PECVD氮化硅薄膜的制備工藝及仿真研究[D];電子科技大學(xué);2010年

6 姜偉民;PECVD工藝條件對器件合格率的影響及其優(yōu)化[D];復(fù)旦大學(xué);2010年

7 鄧興漢;非晶硅鍺薄膜PECVD法制備與特性研究[D];暨南大學(xué);2010年

8 張會娟;PECVD多晶硅薄膜制備工藝和性能的研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2010年

9 殷官超;PECVD法制備摻磷非晶硅薄膜及其結(jié)構(gòu)和性能的研究[D];武漢理工大學(xué);2011年

10 陶濤;InGaN/GaN量子阱結(jié)構(gòu)生長與分析及PECVD法氮化硅薄膜工藝[D];南京大學(xué);2012年

，

本文編號：1470098