1、上海交通大學(xué)博士學(xué)位論文1基于太陽(yáng)電池的氫化納米硅薄膜RF法低溫制備及其光電特性研究摘要環(huán)境污染和能源危機(jī)是現(xiàn)代社會(huì)面臨的越來(lái)越嚴(yán)峻的問(wèn)題如何開(kāi)發(fā)和利用可再生的清潔能源成為全人類急需解決的課題太陽(yáng)能作為取之不盡無(wú)污染的綠色能源成為人類的可持續(xù)發(fā)展的首選目標(biāo)太陽(yáng)電池是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能的一種半導(dǎo)體器件尋找一種可再生的綠色環(huán)保型穩(wěn)定低成本的太陽(yáng)電池是人類在未來(lái)能源消費(fèi)上的一條必行之路解決這個(gè)問(wèn)題的關(guān)鍵之一是材料目前最普及的太陽(yáng)電池是硅系列太

2、陽(yáng)電池如晶體硅太陽(yáng)電池和非晶硅薄膜太陽(yáng)電池但晶體硅太陽(yáng)電池成本高原材料消耗大而非晶硅太陽(yáng)電池又存在光衰減問(wèn)題其他化合物太陽(yáng)電池則存在對(duì)環(huán)境的污染問(wèn)題納米硅薄膜ncSi:H是一個(gè)由納米尺度的Si晶粒和晶粒之間的Si:H無(wú)序網(wǎng)絡(luò)組成的兩相混合體系因?yàn)槠涮赜械慕Y(jié)構(gòu)和光學(xué)電學(xué)特性越來(lái)越多的人開(kāi)始研究氫化的納米硅薄膜納米硅薄膜材料不僅光敏性好有高的光吸收系數(shù)而且納米硅薄膜的電學(xué)特性要比寬帶隙的氫化非晶硅碳薄膜好很多其光電導(dǎo)與暗電導(dǎo)的比值可以高達(dá)1

3、105以上對(duì)于太陽(yáng)電池方面的應(yīng)用不僅材料的電學(xué)性能很重要而且在長(zhǎng)時(shí)間光照情況下的材料性能的穩(wěn)定性也同樣重要上海交通大學(xué)博士學(xué)位論文3硅薄膜能帶結(jié)構(gòu)模型在理論上計(jì)算了納米硅薄膜的IV特性分析了在室溫條件下理論計(jì)算與實(shí)際測(cè)量結(jié)果之間存在差別的原因第四章主要介紹了用射頻濺射法在不同條件下制備的一系列本征的和摻雜的納米硅薄膜樣品并通過(guò)用原子力顯微鏡AFMX射線衍射XRD拉曼Raman光譜紅外光譜IR以及掃描電鏡SEM橢圓偏振儀SE等方法對(duì)納米硅

4、薄膜的結(jié)構(gòu)和光學(xué)特性進(jìn)行了深入研究AFM的測(cè)試結(jié)果表明薄膜的顆粒大小和薄膜生長(zhǎng)過(guò)程中的氫氣分壓有密切關(guān)系XRD的測(cè)試結(jié)果表明射頻濺射法生長(zhǎng)的薄膜在2?33o201方向有擇優(yōu)生長(zhǎng)特性會(huì)形成一種新的微結(jié)構(gòu)由XRD數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)查這種微結(jié)構(gòu)是四角形結(jié)構(gòu)tetragon它是一種完全不同于常規(guī)用PECVD方法生長(zhǎng)的加氫的納米硅薄膜的類金剛石的微結(jié)構(gòu)類型該結(jié)構(gòu)在韓偉強(qiáng)等人的實(shí)驗(yàn)結(jié)果中也得到了證實(shí)通過(guò)用LDA方法對(duì)兩種微結(jié)構(gòu)四角形結(jié)構(gòu)和類金剛石結(jié)構(gòu)的幾種光

5、學(xué)電學(xué)特性進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算發(fā)現(xiàn)它們?cè)陔娮討B(tài)密度光吸收光頻電導(dǎo)率等方面存在明顯的差異計(jì)算結(jié)果顯示具有四角形微結(jié)構(gòu)的薄膜很可能具有比類金剛石結(jié)構(gòu)的薄膜更大的光學(xué)帶隙這一點(diǎn)被我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果所證實(shí)希望我們的計(jì)算結(jié)果能為下一步薄膜的光電特性及薄膜光電器件特性的研究起到一定的指導(dǎo)作用我們用聲子限制模型分析了拉曼譜討論了薄膜生長(zhǎng)過(guò)程中的氫氣分壓與薄膜應(yīng)力之間的關(guān)系由XRD測(cè)試結(jié)果得出的薄膜中納米顆粒的平均尺寸為13nm拉曼譜的測(cè)試結(jié)果給出薄膜的晶化