PECVD氮化硅薄膜的沉积和退火特性

利用等离子增强化学气相沉积(PECVD)方法沉积了氮化硅薄膜,反应气体为氨气和硅烷.这些薄膜在不同条件(温度、时间和气氛)下进行了炉温或快速退火.对太阳电池而言,氮化硅薄膜不仅是有效的减反射层而且也有表面钝化和体钝化作用.利用椭圆偏振光谱、反射谱、红外吸收谱和准稳态光电导(QSSPC)分析了氮化硅薄膜的特性.实验发现随着退火温度的增加,氮化硅薄膜的厚度下降而折射率增加,可以归因于在退火过程中,薄膜愈加致密.红外吸收谱的研究发现,氮化硅中氢的含量在退火过程中有明显的下降,而QSSPC测量的样品寿命有同样的变化.这些结果显示氮化硅的钝化作用与其中的氢含量有关.     

PECVD氮化硅薄膜的沉积和退火特性

利用等离子增强化学气相沉积(PECVD)方法沉积了氮化硅薄膜，反应气体为氨气和硅烷。这些薄膜在不同条件(温度、时间和气氛)下进行了炉温或快速退火。对太阳电池而言，氮化硅薄膜不仅是有效的减反射层而且也有表面钝化和体钝化作用。利用椭圆偏振光谱、反射谱、红外吸收谱和准稳态光电导(QSSPC)分析了氮化硅薄膜的特性。实验发现随着退火温度的增加，氮化硅薄膜的厚度下降而折射率增加，可以归因于在退火过程中，薄膜愈加致密。红外吸收谱的研究发现，氮化硅中氢的含量在退火过程中有明显的下降，而QSSPC测量的样品寿命有同样的变化。这些结果显示氮化硅的钝化作用与其中的氢含量有关。     

退火工艺对SiN膜及SiO2/SiN双层膜钝化特性的影响

针对硅太阳电池的背表面钝化,研究了在多晶硅P型衬底上SiN膜及SiO2/SiN双层膜的热稳定性及在不同温度下两种膜的退火特性.通过准稳态光电导衰减法测试其少数载流子寿命,发现SiN膜比较适合于在500℃以内的温度下进行常规炉热退火,而SiO2/SiN双层膜则比较适合在600~700℃之间的温度下进行常规炉热退火.对SiN膜进行链式炉热退火实验表明,低温(700~850℃)条件下表面钝化效果最好.     

高温后退火对薄膜太阳能电池光电性能的影响

应用SILVACO仿真软件,对N、P区杂质浓度分别为1×1016和1×1017cm-3的非晶硅薄膜太阳能电池进行了后退火工艺仿真研究.结果表明:非晶硅薄膜太阳能电池的光谱响应特性随着后退火温度的升高和退火时间的增加而提高.与未后退火电池相比,保持后退火时间1 min,退火温度分别为900,950和1 000℃时,电池的短路电流(Isc)增加约5.39%;保持后退火温度为950℃,退火时间从1 min增加到5 min,电池的短路电流(Isc)提高约6.37%.但是,电池的光谱响应特性的提高与后退火工艺参数不成正比关系.为了减小后退火对电池杂质再分布的影响,确定最佳后退火工艺参数为950℃和4 min.研究表明在薄膜电池的生产中增加后退火工艺可以有效地提高薄膜太阳能电池的光谱响应性能.     

溅射功率对氧化铝薄膜结构和光学性能的影响

采用射频反应磁控溅射法,在K9双面抛光玻璃基底上制备了一系列不同溅射功率的Al2O3薄膜,并对部分薄膜进行退火处理.利用X线衍射法对Al2O3薄膜退火前后的晶体结构进行分析,采用椭圆偏振光谱仪对薄膜的厚度、折射率和消光系数进行测试和拟合.实验结果表明:测射功率在100~300 W时,沉积的Al2O3薄膜退火前后均为非晶态;薄膜在可见光范围内具有良好的透光性能,透射率接近90%,为透明膜;薄膜的沉积速率随溅射功率的增大而增大;薄膜在可见光波段的折射率n随波长的增大而减小,平均值随溅射功率的增大呈现出先增大后减小的变化趋势;薄膜消光系数k的平均值亦随溅射功率的增大呈现先增大后减小的变化趋势.     

退火工艺对BST薄膜电学性能的影响

应用RF平面磁控溅射技术在Pt/SiO2/Si(100)衬底上沉积BST薄膜,研究了退火气氛与退火工艺对BST薄膜电学性能的影响。实验发现,退火有利于提高薄膜的结晶度,且薄膜的折射率、介电常数和漏电流特性等性能与薄膜的退火工艺密切相关,和N2气氛中退火的BST薄膜相比,O2气氛退火的BST薄膜具有较大的介电常数和较小的漏电流,可满足DRAMs器件应用的要求。     

退火温度对TiO2薄膜光学性能的影响

为确定合适的TiO2薄膜退火工艺,研究了退火温度对采用中频交流反应磁控溅射技术制备的TiO2薄膜光学性能的影响.利用分光光度计测得石英玻璃基体TiO2薄膜试样的透射谱和反射谱,用包络线法和经验公式法计算出薄膜的光学常数.结果表明 TiO2薄膜的折射率随退火温度的上升而增加,低温退火时薄膜消光系数略有减小, 500 ℃退火时TiO2薄膜具有最优的光学性能.     

应用于太阳能电池的AZO透明导电薄膜光学性质研究

以铝掺杂氧化锌陶瓷靶作为溅射源,采用射频磁控溅射工艺在玻璃衬底上制备了掺铝氧化锌（AZO）透明导电薄膜,利用全光谱拟合法计算了AZO薄膜的光学常数和厚度,研究了厚度对AZO薄膜光学性质的影响.结果表明：拟合光谱曲线与实测光谱曲线一致,薄膜的光学性能与厚度密切相关,AZO薄膜折射率表现为正常的色散特性.另外还采用包络法计算了AZO薄膜的折射率和厚度,两种方法所得结果基本相符.     

退火对TiO2和Ta2O5光学薄膜的结构和光学性质的影响

将反应磁控溅射制备的二氧化钛和五氧化二钽薄膜在温度400℃的条件下退火处理.利用X射线衍射、原子力显微镜和分光光度计等设备对退火后薄膜的结构、表面形貌和光学性质进行研究.实验表明:退火后的T iO2薄膜为多晶结构,薄膜的表面粗糙度、折射率和消光系数都出现增大现象.然而,对于退火后的T a2O5薄膜,它的结构还是非晶态,薄膜的表面粗糙度比退火前小;同时折射率和消光系数均有减小.这些结果说明薄膜退火后的特性与薄膜材料的内部结构及结晶转变温度等有密切相关.     

基于TiO_2/Perovskite/P3HT结构的n-i-p型钙钛矿电池的电极界面优化与器件性能

以TiO_2/钙钛矿(PVSK)/P3HT的n-i-p型钙钛矿电池作为研究对象,研究了TiO_2薄膜退火温度对TiO_2薄膜的结晶性、基于此的钙钛矿薄膜的形貌以及光伏器件性能的影响,比较了P3HT的掺杂以及不同批次P3HT材料对钙钛矿太阳能电池器件性能的影响。结果表明:TiO_2薄膜的退火工艺及P3HT的批次对器件性能影响较大。TiO_2薄膜的制备工艺设为退火温度为300℃,退火时间为45min,提高TiO_2的退火温度到500℃,钙钛矿太阳能电池的效率可提高到11.27%.通过优化钙钛矿薄膜厚度为190nm,制备得到光电转换效率为6.77%的钙钛矿薄膜光伏电池。基于低温TiO_2为电子传输层、掺杂P3HT为空穴传输层的器件性能为开路电压VOC=0.98V,短路电流J_(SC)=19.94mA/cm~2,填充因子f_F=0.42,转换效率η(PCE)=8.18%.TiO_2电子传输层和P3HT空穴传输层的系统优化对制备高性能n-i-p结构钙钛矿电池具有重要意义。     

适用于晶体硅太阳能电池的HF/LF-PECVD SiNx:H薄膜的特性研究

介绍了使用HF/LF-PECVD方法制备适用于晶体硅太阳能电池的SiNx:H薄膜.在温度、压强、射频功率和板极间距固定的条件下,通过改变气体流量,制备不同特性的薄膜,并测量薄膜的厚度均匀性、薄膜的折射率和基底的少数载流子寿命的变化,从这三个方面对SiNx:H薄膜的特性进行研究.     

多孔SiO_2减反射薄膜的制备研究及光伏应用

采用溶胶凝胶法,使用氨水催化正硅酸乙酯在乙醇溶剂中水解制备SiO_2溶胶,研究反应物浓度、退火温度及匀胶速率对多孔SiO_2减反射薄膜的光学性质的影响.结果表明,SiO_2溶胶颗粒尺寸随着乙醇用量的增加而减小,匀胶速率可以对薄膜厚度进行调整及制备出不同折射率的薄膜.乙醇用量为120 m L和转速为2000 r/min时,制备出的SiO_2薄膜具有最佳减反射性能.不同退火温度下,SiO_2溶胶颗粒尺寸、薄膜的光学性质均无明显改变.采用优化后的工艺制备出的多孔SiO_2减反射薄膜应用于Cd Te薄膜太阳电池上,在400 nm-800 nm波段,量子效率得到提高,积分短路电流密度提高了4.83%,光电转化效率由14.92%提高到15.45%.     

H+ passivation of poly-si solar cells processed by different annealing processes

The effects of different annealing processes on the photovoltaic (PV) properties and the spectral response as well as minority carrier lifetime in the bulk of unanalyzed PF₅ ion implantation poly-Si solar cells were investigated. The different hydrogen passivation effects of defects in poly-Si induced by three heat treatment processes are reported. We used RTA-rapid thermal annealing, YAG pulse laser annealing and CTSA-classical three-step annealing for this study. The results show that cells processed by RTA (800°C, 4 sec) achieved the best PV properties and spectral response among all annealed samples. Under this precess condition, no or few defects were induced in bulk. While RTA (>-850°C for 4 sec), CTSA as well as YAG laser processes induced defects of different nature and concentration in the bulk of cells. It is further shown that hydrogen ion implantation significantly improved, the performances of poly-Si cells. It is able to efficiently remove the YAG laser induced defects in bulk. However, it cannot completely passivate the defects induced by CTSA and RTA processes. Biography: LI Jin-chai (1946-), male, Associate professor. Research direction: studies of ion beam modification of materials and films of new functionail materials.     

常压下低折射率纳米多孔二氧化硅薄膜的制备

以正硅酸乙酯(TEOS)为有机醇盐前驱体,采用溶胶-凝胶技术,通过酸/碱二步法控制实验条件,结合低表面张力溶剂替换以及甲基非活性基团置换修饰、超声振荡等,在常压下成功地制备出折射率在1.11～1.27范围内的二氧化硅纳米多孔光学薄膜。制备过程中充分注意到稀释、老化、有机修饰表面、热处理和提拉条件对薄膜都有很大的影响,利用这些因素可以对该纳米薄膜的孔洞率、折射率进行控制,尤其是能制备低折射率薄膜,从而为该薄膜的应用开发奠定基础。采用椭偏仪测量薄膜的厚度和折射率,薄膜中高的孔洞率、低的折射率归结于最终干燥阶段中的弹性回跳。扫描电镜(SEM)观察发现修饰薄膜的表面形貌具有明显的多孔结构。耐磨实验表明所制备的薄膜有良好的机械性能。     

直流磁控溅射制备透明导电ZAO薄膜退火处理时间的研究

为改进太阳能薄膜材料制备工艺,利用直流磁控溅射方法,在较高氩气压强——12.7 Pa下制备出透明导电掺铝ZnO(ZAO)薄膜,并对其进行退火处理时间的研究。与其他研究者不同,利用较高压强也制备出高性能ZAO薄膜,并且可以利用退火处理改善薄膜的晶体结构、内应力、表面形貌以及光电性能。薄膜的电阻率随着退火时间的增加而降低,从原位沉积时的3.5×10-3Ω.cm,下降到1.9×10-3Ω.cm;薄膜的平均透光率增加到80%以上,光谱吸收边发生蓝移。结果表明,退火2 h,ZAO性能改善最优。     

采用不同功率溅射制备氧化钛薄膜的研究

常温下,利用射频（RF）反应磁控溅射方法在K9双面抛光玻璃基底上沉积氧化钛薄膜．采用光栅光谱仪对薄膜样品的透射谱进行测试,通过椭圆偏振光谱仪测试并拟合得到薄膜的厚度、折射率和消光系数等光学参数,借助掠入射角X-射线衍射对薄膜的结晶状态进行了测试．实验结果表明：不同溅射功率下沉积的样品呈非晶态,在40～100W范围内,溅射功率越大,薄膜的沉积速率越大,但溅射功率对折射率和消光系数影响不大．     

掺氧多晶硅薄膜退火特性的研究

掺氧多晶硅薄膜作为钝化膜己成功地应用于半导体器件。为了适应器件制造过程中的高温热处理,有必要探讨膜的高温热退火物理效应。本文从薄膜的腐蚀速率、膜的厚度以及膜的折射率随不同退火温度的变化,显示了掺氧多晶硅薄膜经高温退火的致密效应。而从膜的红外吸收谱测量表明膜中含氧量基本不变,但Si-O键吸收峰随着退火温度的升高向高频方向移动,并且愈益接近SiO_2的红外吸收谱。由此说明高温热退火使无定形的生长层薄膜再结构为Si多晶颗粒和SiO_2。使膜中SiO_2成份随着退火温度升高也跟着增加。     

掺氧多晶硅薄膜退火特性的研究

掺氧多晶硅薄膜作为钝化膜已成功地应用于半导体器件.为了适应器件制造过程中的高温热处理,有必要探讨膜的高温热退火物理效应.本文从薄膜的腐蚀速率、膜的厚度以及膜的折射率随不同退火温度的变化,显示了掺氧多晶硅薄膜经高温退火的致密效应.而从膜的红外吸收谱测量表明膜中含氧量基本不变,但Si-O键吸收峰随着退火温度的升高向高频方向移动,并且愈益接近SiO_2的红外吸收谱.由此说明高温热退火使无定形的生长层薄膜再结构为Si多晶颗粒和SiO_2.使膜中SiO_2成份随着退火温度升高也跟着增加.