Si／SiNx／SiO2多层膜的光致发光

采用射频磁控溅射法,制备了具有强光致可见发光的纳米Si/SiNx/SiO2多层膜,利用傅立叶红外吸收(FTIR)谱,光致发光(PL)谱对其进行了研究。用260nm光激发得到的PL谱中观察到高强度的392nm(3.2eV)和670nm(1.9eV)光致发光峰,分析认为它们分别来自于缺陷态≡Si-到价带顶和从导带底到缺陷态≡Si-的辐射跃迁而产生的光致激发辐射复合发光。PL谱中只有370nm(3.4eV)处发光峰的峰位会受退火温度的影响,结合FTIR谱认为370nm发光与低价氧化物—SiOx(x<2.0)结合体有密不可分的关系。当SiO2层的厚度增大时,发光强度有所增强,800℃退火后出现最强发光,认为具有较大SiO2层厚度的Si/SiNx/SiO2结构多层膜更有利于退火后形成Si—N网络,能够得到更高效的光致发光。用量子限制-发光中心(QCLC)模型解释了可能的发光机制,并建立了发光的能隙态(EGS)模型。

nc-Ge/SiNx多层膜材料的可调控非线性光学特性

采用等离子体增强化学气相沉积和后退火的方法制备了纳米锗/氮化硅(nc-Ge/SiN_x)多层薄膜。借助Raman光谱仪对其微结构进行表征,测得样品的晶化率大于46%。由样品的光吸收谱可知,nc-Ge的尺寸越小,其光学带隙越大。利用Z扫描技术对样品的非线性光学特性进行研究,以波长为1 064 nm、脉宽为25 ps的锁模激光作为激发光,测得样品的非线性折射率系数在10^(-10)cm^2/W数量级。实验结果表明,通过改变nc-Ge的尺寸可以使材料的非线性光学折射率由自散焦转变为自聚焦特性,而负的非线性折射率系数可归因于两步吸收产生的自由载流子散射效应。当激发光强增大时,在锗层厚度为6 nm的多层膜中同时存在两步吸收过程和饱和吸收过程。两种非线性光学吸收过程之间的竞争是样品呈现不同非线性光学特性的主要原因。

基于光学理论的PERC太阳电池背面AlOx/SiNx叠层膜的研究

AlOx/SiNx叠层膜广泛应用于PERC（钝化发射极和背面局部接触）太阳电池中，以达到增强背反射和提高背表面钝化效果的作用。在先前的研究中，光学理论分析仅应用于正面单层SiNx或SiOx／SiNx双层膜厚度优化分析，极少应用于背面AlOx／SiNx双层膜优化分析。本文采用Matlab软件，基于光学导纳矩阵理论，同时将AM1．5G标准太阳光谱，AlOx、SiNx、Al在整个光谱范围内（280-1200nm）的折射率系数n（λ）考虑在内，系统分析了AlOx/SiNx双层膜的背反射效果。另外，依据背面AlOx/SiNx、不同膜厚组合下透射光反射回硅片本体的反射率曲线分市和平均反射率作为评估指标进行理论分析，结果表明：AlOx／SiNx优化后最佳膜厚组合为15nm／80nm，为PERC太阳电池背面膜厚优化提供理论支持。

TOPCon太阳电池发射极Al_(2)O_(3)/SiNx与SiO_(2)/Al_(2)O_(3)/SiNx叠层膜钝化性能的比较

本文对TOPCon电池发射结的叠层钝化膜进行了研究,对比了3种不同叠层钝化膜(SiO_(2)/SiNx、Al_(2)O_(3)(1.5 nm)/SiNx、SiO_(2)/Al_(2)O_(3)(1.5 nm)/SiNx)的钝化性能。结果表明:Al_(2)O_(3)(1.5 nm)/SiNx的钝化性能优于SiO_(2)/SiNx,SiO_(2)/Al_(2)O_(3)(1.5 nm)/SiNx的钝化水平最佳,隐开路电压均值可达到705 mV。基于Al_(2)O_(3)/SiNx叠层膜研究了Al_(2)O_(3)厚度(1.5 nm、3 nm和5 nm)对钝化性能和电池转换效率的影响。当Al_(2)O_(3)厚度由1.5 nm增加到3 nm时,钝化性能得到明显提升,隐开路电压均值提高了20 mV,达到707 mV,对应电池的光电转换效率升高了0.23个百分点,与SiO_(2)/Al_(2)O_(3)(1.5 nm)/SiNx叠层膜电池的转换效率持平。然而,当Al_(2)O_(3)厚度继续增加至5 nm时,隐开路电压均值保持不变。因此可以使用Al_(2)O_(3)(3 nm)/SiNx叠层膜代替SiO_(2)/Al_(2)O_(3)(1.5 nm)/SiNx叠层膜,不仅简化了电池的工艺步骤,而且降低了生产成本。

Si/SiO_2和SiN_x/SiO_2多层膜的室温光致发光

采用射频磁控溅射法,制备了纳米Si/SiO2和SiNx/SiO2多层膜,得到强的可见光致发光,利用傅里叶红外吸收(FTIR)谱和光致发光(PL)谱,对其发光特性进行了研究,在374 nm和712 nm左右观察到强发光峰。用量子限制-发光中心(QCLC)模型解释了其可能的发光机制,认为发光可能源自于SiOx界面处的缺陷发光中心。建立了发光的能隙态(EGS)模型,认为440 nm和485 nm的发光源于N-Si-O和Si-O-Si缺陷态能级。

SiN_x∶H/Al复合膜层在背点接触太阳电池中的应用

尝试将SiNx∶H/Al复合膜层应用到晶体硅太阳电池的背部结构上。首先利用PECVD在硅片背面沉积一层SiNx∶H薄膜,然后在SiNx∶H薄膜上丝网印刷Al层,构成SiNx∶H/Al复合膜层。研究了具有SiNx∶H/Al复合膜层结构的硅片的光学内背反射性能,测得其内背反射率达88.9%。并从理论上设计出基于SiNx∶H/Al复合膜层的背点接触太阳电池最优结构,并从实验上制备出这种背点接触太阳电池,初期效率达12.36%。最后,提出了背点接触太阳电池工艺的改进方案。

沉积温度对TiN/SiN_x多层膜结构及力学性能的影响

采用反应磁控溅射方法,在不同沉积温度条件下制备了一系列多晶TiN/SiNx纳米多层膜,并用X射线衍射仪(XRD)、X射线反射仪(XRR)及纳米压痕仪(Nanoindenter)表征了材料的微观结构及力学性能。结果表明,沉积温度对多层膜的界面结构、择优取向及力学性能有显著影响:当沉积温度为室温时,多层膜的界面较高温条件下粗糙;而多层膜的择优取向在沉积温度为400℃时呈现强烈的TiN(200)织构;多层膜的硬度及弹性模量在室温至400℃温度范围内变化不大。

基于磁控溅射技术沉积光伏电池用硅基薄膜材料的研究

硅基薄膜太阳能电池是光伏电池领域最具有发展前景的组件。采用非平衡磁控溅射技术制备氢化硅薄膜和SiNx/Si纳米多层膜,并对其结构与性能进行了分析。结果表明,Si∶H薄膜呈现出非晶硅和硅纳米晶颗粒复合结构;随着溅射混合气中氢气含量的增加,Si∶H薄膜的晶化程度增强;Si∶H薄膜的光学带隙均高于2.0eV。利用交替磁控溅射方法沉积的SiNx/Si纳米多层膜结构,其呈现出非晶相。

全介质硅基微腔结构的模拟与实验研究

硅基微腔结构在许多光学与光电子器件领域都有重要的应用.针对微腔结构在热光伏系统中的可能应用,结合理论与实验进行了研究.通过利用等离子体增强化学气相沉积技术制备了非晶氮化硅与氮氧化硅薄膜,获得相应的光学常数,然后利用软件模拟研究不同结构的微腔的光学特性,进而制备一维光子微腔结构,在中心波长为1.1μm和2.0μm处分别获得81%和56%的选择性透射率;同时,对薄膜吸收对微腔特性的影响进行了分析.

PERC结构多晶硅太阳电池的研究

高效、低成本是目前硅太阳电池追求的主要目标。多晶硅太阳电池成本低,但其电性能较差。背面钝化及局部背接触是提高多晶硅太阳电池电性能的主要技术。通过采用SiO2/SiNx叠层膜作为背钝化介质层,依次经过背面开槽、丝网印刷、烧结形成背面局部接触,制备钝化发射极和背表面电池(PERC)结构多晶硅太阳电池。采用恒光源I-V特性测试系统测试其电性能,结果表明:较之常规铝背场多晶硅太阳电池,PERC结构电池在开路电压Voc、短路电流密度Jsc、转换效率η方面分别提高了13 mV、1.8 mA/cm2和0.67%(绝对值),其转换效率达到17.27%。PERC结构多晶硅电池采用了常规丝网印刷工艺,有利于实现高效多晶硅电池的产业化生产,具有很高的实际意义。

溅射压强对TiN/SiN_x纳米多层膜微观结构及力学性能的影响

利用磁控溅射方法在不同溅射压强条件下制备了TiN/SiNx纳米多层膜.多层膜的微观结构及力学性能分别用X射线衍射仪、原子力显微镜及纳米压痕仪来表征.结果表明随着溅射压强的增大,多层膜的界面变模糊,TiN层的择优取向由(200)晶面过渡到(111)晶面.与此同时,多层膜的表面粗糙度增大,硬度和弹性模量随溅射压强的增大而减小.多层膜力学性能的差异主要是由于薄膜的周期性结构及致密度存在差异所致.

CrN/SiN_x纳米多层膜的热稳定性研究

利用反应磁控溅射方法制备了一系列不同调制比的多晶CrN/SiNx纳米多层膜.对多层膜在900℃条件下进行真空退火4个小时.结果发现,当调制周期中SiNx的层厚较小时,退火后发生了明显的界面融混;而当调制周期中SiNx层厚较大时,退火后不但没有发生界面融混,反而使界面变得更加清晰,这一变化和界面处CrSiN相的析出有关,相的析出有利于界面的平滑和多层膜热稳定性的提高.

晶体硅太阳能电池表面钝化技术研究进展

文章综述了晶体硅太阳能电池表面钝化技术的研究进展,主要包括SiNx钝化、SiO2钝化、SiO2/SiNx叠层钝化,Al2O3钝化以及TOPCon钝化接触,介绍了各钝化膜层的生长工艺、钝化原理及应用现状,讨论了各钝化膜层的优势与不足,并分析了太阳能电池表面钝化技术下一步发展的方向。