a-Si:H薄膜太阳电池最佳i层厚度的分析与计算

用自洽法计算了p i n型a-Si:H薄膜太阳电池中p i和i n两个分立势垒区中的电荷密度分布ρ(x)、电场分布ε(x)和耗尽层厚度XD.减少i层厚度使两个分立势垒区部分重叠,用电场叠加原理计算耗尽层中的电场分布,在此基础上,根据光生载流子的全收集条件Lpmin=μpτpεmin,计算出a-Si:H薄膜太阳电池的最佳i层厚度Xb.

a-SiC_x:H/nc-Si:H多层薄膜的室温时间分辨光致可见发光

在等离子体增强化学气相沉积(PECVD)系统中,通过控制进入反应室的气体种类逐层沉积非晶SiCx∶H(a SiCx∶H)和非晶Si∶H(a Si∶H)薄膜,然后经过高温热退火处理,成功制备了晶化纳米a SiCx∶H/nc Si∶H(多晶SiC和纳米Si)多层薄膜。利用截面透射电子显微镜技术分析了a SiCx∶H/nc Si∶H多层薄膜的结构特性。通过对晶化样品的时间分辨光致发光谱的研究,结果表明:随着退火温度的升高,发光峰位置开始出现一些红移现象;当退火温度为900℃时,样品的发光强度和发光衰减时间分别达到最大值和最小值;随着退火温度的继续升高,发光峰位置又开始出现蓝移现象。由此探讨纳米a SiCx∶H/nc Si∶H多层薄膜的发光特性和发光机理。

a-Si∶H薄膜固相晶化法制备多晶硅薄膜

利用固相晶化法获得多晶硅薄膜 (退火温度 70 0～ 80 0℃ ) ,采用XRD、Raman等分析手段进行了表征与分析 .研究结果表明 :晶粒平均尺寸随着退火温度的降低、掺杂浓度的减少、薄膜厚度的增加而增加 ;并且退火后薄膜暗电导率提高了 2～

Al诱导a-Si:H薄膜的晶化

采用等离子体化学气相沉积方法在镀Al玻璃及单晶Si衬底上制备了氢化非晶硅 (a Si:H)薄膜 ,研究了样品在不同的热处理过程中Al对其晶化过程的影响。X射线衍射测量发现 ,由于Al的存在使a Si:H的晶化温度大幅度降低 ,并得到了有强烈 (111)结晶取向的多晶Si薄膜。X射线光电子能谱分析表明 ,热处理过程中Al向Si薄膜表面的扩散降低了Si的成核温度。

Si:H薄膜的微结构及输运性质

用扫描电镜观察Si:H薄膜的剖面,发现用平板电极沉积的Si:H薄膜呈柱状结构,而用环形电极沉积的膜具有层状结构。喇曼谱和X射线谱表明,这两种结构对应于微晶相的存在。测定薄膜的暗电导与温度间的关系,发现薄膜的电导激话能为各向异性。联系耦合方式讨论了薄膜的生长机制。

a-Si∶H/Al/a-Si∶H三层复合膜的低温晶化研究

采用真空热蒸发与PECVD方法 ,在特殊设计的“单反应室双沉积法”薄膜沉积设备中沉积a Si∶H/Al/a Si∶H三层复合薄膜 ,并利用XRD ,XPS及SEM等方法对薄膜在不同温度退火后的晶化行为进行了研究。结果表明 ,随着热处理过程的进行 ,金属Al逐步向表面扩散 ,在金属Al锈导下a Si∶H层出现晶化的温度不高于 2 5 0℃。在Al层厚度低于 2 2nm时 ,a Si∶H向晶态硅转变的量随着Al层厚度的增加而增加 ,而当Al层厚度大于 2 2nm后 ,a

外延生长6H-SiC/Si薄膜的微结构研究

采用 Si H4 -C3H8-H2 气体反应体系 ,通过 APCVD工艺在 Si(1 0 0 )衬底上进行 Si C薄膜生长时 ,严格控制缓冲层生长的工艺条件 ,即 1 3 0 0°C碳化温度较高的 C3H8饱和浓度 ,可以获得结晶质量良好的 6H-Si C单晶外延层。利用 SEM、X射线衍射能谱 (XRD)及光致发光谱 (PL)

衬底温度对nc-Si:H薄膜微结构和氢键合特征的影响

采用射频等离子体增强型化学气相沉积(RF-PECVD)技术,以H2和SiH4作为反应气体源,在不同的衬底温度下沉积了nc-Si∶H薄膜。采用Raman散射、X射线衍射、红外吸收等技术分析了薄膜的微结构和氢键合特征。结果表明,随衬底温度的升高,nc-Si∶H薄膜的沉积速率不断增大,晶化率和晶粒尺寸增加,纳米硅颗粒呈现出Si(111)晶面的择优生长趋势。键合特性显示,薄膜中的氢含量随衬底温度升高而逐渐减小,薄膜均匀性先增大后减小。

掺杂nc-Si:H薄膜中纳米硅晶粒的择优生长

发现PECVD生长的系列掺杂氢化纳米硅 (nc Si:H)薄膜中纳米硅晶粒 (nc Si)有择优生长的趋势 .用Raman、XRD、AFM、HRTEM等方法研究其微观结构时发现 :掺磷的nc Si:H薄膜XRD峰位的二倍衍射角约为 33°.掺硼nc Si:H薄膜的XRD峰位的二倍衍射角约为 47°.用自由能密度与序参量的关系结合实验参数分析得到 :较高的衬底温度引起序参量改变 ,使掺磷nc Si:H薄膜中nc Si的晶面择优生长 .适当的电场作用引起序参量改变 ,导致掺硼nc Si:H薄膜在一定的自由能密度范围内nc

退火对射频溅射法制备a-Si∶H∶Y合金薄膜结构和性质的影响

对射频溅射法制备的ａＳｉ∶Ｈ∶Ｙ薄膜进行电子衍射、红外吸收和卢瑟福背散射测试，结果表明，退火可从以下几方面改变膜的结构和性质：使合金膜晶化，从非晶态向多晶或单晶态转化；改变原子间的键合状态，使某些ＳｉＨ键断裂，形成更多的ＳｉＹ键；Ｙ原子向Ｓｉ衬底方向扩散，使膜表面Ｙ的浓度降低，Ｓｉ∶Ｙ合金层厚度增大。

SiGe∶H薄膜太阳能电池研究进展

针对氢化非晶硅(a-Si∶H)薄膜太阳能电池在发展过程中所面临的问题,阐述了氢化硅锗(SiGe∶H)薄膜在太阳能电池制备方面的优越性及其最新研究进展,总结了提高SiGe∶H薄膜太阳能电池效率的几种方法,着重介绍了叠层太阳能电池内部运行机理,分析了影响叠层太阳能电池转换效率的因素,最后对SiGe∶H薄膜材料在太阳能电池领域的应用前景以及一些亟待解决的问题进行了展望。

喷丸强化对H08Mn2Si堆焊层残余应力及组织结构的影响

利用气动式喷丸机对H08Mn2Si堆焊层表面进行强化处理。借助X射线衍射方法,研究了强化层中残余应力沿材料层深分布规律,采用金相显微镜、显微硬度仪、三维形貌仪分析了强化层的组织结构、显微硬度和表面粗糙度。结果表明:喷丸强化使H08Mn2Si堆焊层形成了约500μm的强化层,表层的显微硬度呈先增大后减小的趋势,金相分析表明铁素体组织未发生转化,表面粗糙度有不同程度的增大。

H_2气氛对采用MOCVD法在Si衬底上外延生长AlN薄膜性能的影响

采用金属有机化合物气相沉积法(MOCVD)在Si(111)衬底上外延生长AlN薄膜,用高分辨X射线衍射、扫描电子显微镜和原子力显微镜对外延生长所得AlN薄膜的性能进行表征,并研究了适量H_2的引入对AlN薄膜的晶体结构和表面形貌的影响.结果表明:在Si衬底上外延生长AlN薄膜过程中引入适量H_2,有利于提高AlN岛间愈合程度,薄膜表面缺陷减少,表面粗糙度由4.0nm减少至2.1nm;适量H_2的引入可使AlN薄膜的(0002)和(10-12)面的X射线摇摆曲线的半峰宽(FWHM)值从0.7"及1.1"分别减小到0.6"和0.9",即刃型穿透位错密度和螺型穿透位错密度减少.

a-Si:H/a-SiN_x:H多层膜界面的研究

尽管过去几年对非晶半导体多层膜及其界面对多层膜传输性能影响的研究甚多,然而对于界面缺陷态的特性及其密度了解甚少。不同的测量方法得到的a-Si:H/a-SiNx:H界面缺陷态密度可从1010变到1012cm-2。这一实验结果反映了每一测试方法仅能探测某些能级的缺陷,在某些情况下可能是不同类的缺陷。非晶硅系材料都包含有氢。已发现,在多层膜的沉积过程中。

H_2载气流量对AlN缓冲层生长的影响

在Si(111)衬底上用金属有机化学气相沉积(MOCVD)设备生长了AlN和GaN薄膜。采用高分辨X射线衍射、椭圆偏振光谱仪和原子力显微镜研究了AlN缓冲层生长时的载气(H2)流量变化对GaN外延层的影响。椭圆偏振仪测试表明:相同生长时间内AlN的厚度随着H2流量的增加而增加,即H2流量增加会导致AlN生长速率的提高。原子力显微镜测试表明:随着H2流量的增加,AlN表面粗糙度也呈上升趋势。XRD测试表明:随着AlN生长时的H2流量的增加,GaN的(0002)和(1012)峰值半宽增大,即螺型穿透位错密度和刃型穿透位错密度增加。可能是由于AlN缓冲层的表面形貌较差,导致GaN的晶体质量有所下降。实验结果表明:采用较低的H2流量生长AlN缓冲层可以控制AlN的生长速率,在一定程度上有助于提高GaN的晶体质量。

(p)nc-Si∶H/(n)c-Si异质结变容二极管

采用等离子体增强化学气相沉积技术和电子束蒸发技术制备了一种新型的线性缓变异质结变容二极管———Au/Cr合金(电极)/multi-layer(p)nc-Si∶H/(n)c-Si/(电极)Au/Ge合金结构.I V,C V,C f以及DLTS的测试结果表明:其电容变化系数远大于单晶硅线性缓变异质结的电容变化系数,正向导电机制符合隧穿辅助辐射复合模型,这是nc-Si∶H层中nc-Si晶粒的量子效应所致;反向电流主要由异质结中空间电荷区的产生电流决定,且反向漏电流小,反向击穿电压高,表现出较好的整流特性.

a-SiC_x:Hp-i结的电致发光

在以ITO薄膜为正极的透明导电玻璃上,利用PECVD方法进行B掺杂制备出具有p-i结的a-SiCx:H薄膜,然后在其上溅Al作为负电极形成“三明治”器件结构,并对它的I-V特性和发光特性进行了研究。结果表明,器件具有整流效应,正反向电压分别为8 V和12 V;在正向电压高于8 V时,观测到了电致发光。最后,根据我们提出的能带模型很好地解释了实验结果。

层间插入CdS铌酸钾薄膜的制备及其光解水制氢

采用分析纯Nb2O5和K2CO3粉末为原料,通过高温固相反应合成具有层状结构的K4Nb6O17粉末,经湿磨和离心沉淀分离,用旋转涂敷法在石英玻璃基片上制备出K4Nb6O17薄膜,通过相应的层间离子交换、层间胺插入反应和硫化处理,制备了层间CdS插入的CdS/H4Nb6O17纳米复合薄膜.用XRD衍射分析证实了层间反应的发生,用紫外可见吸收光谱研究了材料的光吸收特性,用自制的光催化制氢装置在模拟太阳光的150 W氙灯下检测了材料的光解水制氢性能.结果表明,所制备的CdS/H4Nb6O17纳米复合薄膜具有良好的光谱利用率和光解水特性.)

衬底温度对ITO薄膜及黑硅SIS型太阳电池性能影响

结合反应离子刻蚀法和掩膜法在n型硅片表面制备出圆锥状结构黑硅,利用湿法氧化法在硅片表面氧化出一层超薄SiOx,采用磁控溅射法在其表面沉积一层掺锡氧化铟(IndiumTinOxide,ITO)薄膜,在黑硅衬底上制备出ITO/SiOx/n-Si太阳电池。通过硅片表面纳米结构,增加光吸收,进而提高电池转化效率。研究结果表明,在不同衬底温度下沉积ITO时,薄膜都呈现出了良好的光学和电学性能.250℃时,ITO薄膜性能最优,在400~1 000nm波长范围内,平均透过率达到93.1%,并展现出优异的电学性能.通过优化H_2O_2预处理时间,减小了SiOx层中氧空位缺陷,SIS电池短路电流得到明显提高,从未处理前的26.84mA/cm2提升到经H_2O_2处理15min后的34.31mA/cm2.此时,电池性能最优,转化效率达到3.61%.

H_2对Ar稀释SiH_4等离子体CVD制备多晶硅薄膜的影响

以SiH4,Ar和H2为反应气体,采用射频等离子体化学气相沉积方法在300℃下制备了低温多晶Si薄膜.实验发现,反应气体中H2的比例是影响薄膜结晶质量的重要因素,在适量的H2比例下制备的多晶Si薄膜具有结晶相体积分数高,氢含量低,生长速率快、抗杂质污染等特性.