太陽電池用（Si-Ge）-,X--ZnO薄膜的設計、生長及其光性能調(diào)制.pdf

1、本文在全面總結(jié)目前太陽電池材料的研究現(xiàn)狀和其未來發(fā)展趨勢的基礎上，系統(tǒng)地從理論和實驗兩方面對應用在太陽電池板上的Si基薄膜材料的結(jié)構進行了設計，用超高真空磁控濺射儀研究了其制備工藝，用了XRD、SEM、AFM、TEM、Raman、FTIR、UV-Vis、PL和橢圓偏光儀（SE）等分析手段研究了薄膜的相結(jié)構、微觀組織特征和其所具有的光性能。 首先，探討了濺射氣壓（Pg），濺射功率（Pin），襯底溫度（T）和濺射時間（t）

2、對Si單層膜的厚度、微觀組織結(jié)構和光性能的影響規(guī)律，確定出了薄膜表面狀況和光性能優(yōu)的磁控濺射的制備工藝，在實驗所研究的范圍內(nèi)，沉積Si薄膜的最佳工藝參數(shù)為：Pg=1.0Pa；T=300～400℃；Pin=90～100W。 以此工藝為基礎，分別沉積出實驗中根據(jù)能帶理論和光吸收原理設計的(a)Quartz/Ge/Si; (b)Quartz/(Ge/Si)3; (c)Quartz/ZnO/Ge/Si; (d)Quartz/ZnO/(G

3、e/Si)3四種結(jié)構薄膜并經(jīng)氣氛熱處理及現(xiàn)代檢測技術，研究了有關薄膜的微觀結(jié)構、光性能及其中涉及到的機理問題，證明了Quartz/(Ge/Si)3結(jié)構有比Quartz/Ge/Si結(jié)構更高的光吸收強度和更高效的發(fā)光中心；詳細討論了有關ZnO中間層與Si/Ge薄膜之間的作用關系和反應機理，結(jié)果表明ZnO中間層對Si/Ge薄膜的表面粗糙度在熱處理前后有截然不同的影響趨勢，其提高了Si/Ge薄膜的開始結(jié)晶溫度，主要機理為ZnO和Ge發(fā)生了化合反

4、應生成了一種新的化合物即Zn2GeO4，消耗了薄膜中的Ge的量。提出了降低Ge單層的厚度同時增加Si/Ge的層數(shù)以抑制其反應的方法。 最終，對磁控濺射技術和氣氛熱處理工藝相結(jié)合的方法制備出的“非晶-多晶/納米晶”結(jié)構的(Si/Ge)xZnO薄膜的表面，界面，微觀組織結(jié)構，結(jié)晶特征，光吸收性能和光致發(fā)光特征進行了研究，證明了此條件下Ge納米晶已經(jīng)具備了直接帶隙材料的特征，并研制出具有寬吸收帶、高發(fā)光強度和低缺陷復合中心密度的新型S