氮化硅薄膜的制备工艺优化和光学性质的研究

• 作 者: 宋江婷
• 机 构: 华侨大学
• 出 处: 华侨大学
• 发表日期: 2010年期
• 关键词: 太阳能电池 光电转换 氮化硅薄膜 薄膜光学

提高太阳能的利用率，尤其是太阳电池的光电转化率是科研工作者研究的一个重要方向。对于提高太阳电池的光电转换效率的方法很多，但比较可行又能降低太阳电池成本的方法是在太阳电池表面形成一层减反射薄膜，以减少太阳电池表面对阳光的反射损失。　　
本文在系统综述当前太阳电池用氮化硅薄膜研究进展、前景和面临的问题的基础上，应用PECVD(等离子体增强化学气相沉积)系统，以硅烷和氨气为气源制备了同时具有钝化作用和减反射作用的氮化硅薄膜；摸索了氮化硅薄膜相对最佳生长参数；研究了PECVD生长的氮化硅薄膜的基本物理化学性质以及在沉积的过程中，衬底温度、硅烷流量、射频功率和腔体压强对薄膜各种性能的影响；以及实验参数对薄膜少子寿命的影响，放置时间对薄膜性能的影响，得到了一系列的实验结果，为开发我国自主知识产权的太阳电池工艺提供了有益的参考和指导。　　
本研究利用PECVD设备，制备了氮化硅薄膜，结果证实沉积的氮化硅薄膜减反射性质良好，透射率高，折射率2.0左右；薄膜表面相当平整，粗糙度大约3nm；薄膜属于非晶态，比较难晶化；薄膜呈富硅态。实验表明，氮化硅薄膜的沉积速率随硅烷/氨气流量比增大而增大，随温度升高而略有降低，随射频功率增大而明显增加，随压强的增大略有升高；氮化硅薄膜的透过率、折射率随硅烷/氨气流量比增大而增大，随温度升高、射频功率增大、腔体压强的增大而略有增加。氮化硅薄膜能提高单晶硅的少子寿命，具有表面钝化作用，但也受实验参数的影响。 放置时间对薄膜材料的性质也有一定的影响，这还需要进行进一步研究。