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《浙江理工大学》 2010年
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太阳能电池用α-SiC_x:H薄膜的制备与性能研究

张瑞丽  
【摘要】: 高效率低成本的晶体硅太阳能电池的制备对于大规模利用太阳能发电有着十分重要的意义。制备性能优良的减反射钝化薄膜是生产高效率低成本晶体硅太阳电池的重要工序之一。采用PECVD(等离子体增强化学气相沉积)设备制备的硅太阳能电池减反射钝化膜,除了能够减少电池对太阳光的反射,还能起到钝化硅片的作用,进而提高电池的转换效率。 本文研究了一种新型的太阳能电池减反射钝化膜——α-SiCx:H薄膜。采用PECVD设备,以硅烷(SiH4)和甲烷(CH4)为气源制备了具有减反射和钝化作用的α-SiCx:H薄膜。首先,系统地研究不同衬底温度、射频功率、气源流量比对α-SiCx:H薄膜表面形貌、化学结构、光学带隙等性能的影响,并对薄膜的成膜机理和结构模型进行了探讨;其次,对α-SiCx:H薄膜应用于晶体硅太阳能电池的减反射性能进行了研究;最后,探讨了α-SiCx:H薄膜对单晶硅片和多晶硅片的钝化作用。主要实验结果如下: 1.衬底温度、SiH4/CH4流量比及射频功率对PECVD沉积α-SiCx:H薄膜的形貌、化学结构以及光学性能有很大影响。随着衬底温度的升高,薄膜致密度增加,Si-C键含量增大,生长速率降低,折射率增大,光学带隙变窄;随着SiH4/CH4流量比的增大,薄膜生长速率降低,光学带隙变宽,粗糙度先降低后升高,并且,当SiH4/CH4流量比为1:2时,薄膜致密度最高;随着射频功率增大,薄膜致密度增加,Si-C键含量增大,折射率增大,光学带隙变宽,薄膜生长速率先增后稳。 2.对α-SiCx:H薄膜的减反射性能进行了研究和讨论。正交优化实验结果表明,制备减反射性能优良的α-SiCx:H薄膜的最佳条件为:衬底温度250℃,SiH4/CH4流量比为1:3,射频功率35 W。在优化实验结果的指导下,研究了最优条件下制备的α-SiCx:H薄膜的减反射性能,发现此薄膜有很低的反射率和良好的透过率。比较α-SiNx:H薄膜和α-SiCx:H薄膜的光学性能后,发现α-SiCx:H薄膜和α-SiNx:H薄膜一样,具有良好的减反射性能。 3.α-SiCx:H薄膜能提高单晶硅和多晶硅的少子寿命,具有表面钝化和体钝化的双重作用。随着衬底温度的升高,衬底材料的少子寿命明显增大,α-SiCx:H薄膜的钝化效果增强。在300℃时达到最优,随后有所降低。随着SiH4与CH4流量比的增大,α-SiCx:H薄膜钝化效果而增强。射频功率的变化对α-SiCx:H薄膜钝化效果的影响不明显,单晶硅片和多晶硅片的少子寿命略有升高。
【学位授予单位】:浙江理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TB383.2;TM914.4

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