纳米硅层状薄膜及其p-i-n太阳能电池的研制

通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法分别制备了本征、掺磷和掺硼的氢化纳米硅薄膜(nc-Si:H),并制备出纳米硅复合层状薄膜.对薄膜样品进行了喇曼(Raman)散射谱,X射线衍射等分析测试.结果表明:掺杂元素对纳米硅薄膜的晶态比和晶粒大小存在不同程度的影响;通过薄膜表面衍射(XRD)可得到硅的(111),(220)和(311)三个晶面衍射峰;并在制得的纳米硅复合层状薄膜的基础上,制备了结构为Al/ITO/n+-nc-Si:H/i-nc-Si:H/p-c-Si/Al/Ag的太阳能电池.该电池的开路电压、短路电流和填充因子与非晶硅太阳电池相比,均得到很大的提高.     

高电导本征纳米硅膜及其缓冲层太阳能电池

通过PECVD法制备了纳米硅薄膜(nc-Si:H),采用Raman散射谱,AFM对样品的结构和形貌进行了测试,并测试了样品的室温电导率。结果表明:制备出的纳米硅薄膜,其电导率达到4.9S·cm-1。另外制备了本征nc-Si:H膜作缓冲层,结构为ITO/n+-nc-Si:H/i-nc-Si:H/p-c-Si/Ag的PIN型太阳能电池,其Voc达到534.7mV,Isc达到49.24mA(3cm2),填充因子FF为0.4228。     

Al/a-Si∶H复合薄膜的电导性能

采用真空热蒸发与PECVD方法,在经特殊设计的"单反应室双沉积"设备中沉积了Al/a-Si∶H复合薄膜,并利用扫描电子显微镜、X射线衍射、Raman及X射线光电子谱等方法对复合薄膜在不同Al层厚度和不同温度退火后的晶化及电导行为进行了研究.结果表明,Al/a-Si∶H复合薄膜在不高于250℃的退火条件下即开始出现硅的晶体相.退火温度越高,Al层越厚,形成多晶硅的量越多.Al/a-Si∶H复合薄膜的电导率受Al原子在a-Si∶H中掺杂效应的影响,比纯a-Si∶H薄膜的大.随着硅晶体相在复合薄膜中的生成,复合薄膜的电导率受晶相比控制,晶相比增加,电导率增大.     

Al/a-Si∶H复合薄膜的电导性能

采用真空热蒸发与PECVD方法,在经特殊设计的"单反应室双沉积"设备中沉积了Al/a-Si∶H复合薄膜,并利用扫描电子显微镜、X射线衍射、Raman及X射线光电子谱等方法对复合薄膜在不同Al层厚度和不同温度退火后的晶化及电导行为进行了研究.结果表明,Al/a-Si∶H复合薄膜在不高于250℃的退火条件下即开始出现硅的晶体相.退火温度越高,Al层越厚,形成多晶硅的量越多.Al/a-Si∶H复合薄膜的电导率受Al原子在a-Si∶H中掺杂效应的影响,比纯a-Si∶H薄膜的大.随着硅晶体相在复合薄膜中的生成,复合薄膜的电导率受晶相比控制,晶相比增加,电导率增大.     

纳米硅薄膜太阳能电池的绒面结构研究

通过对比NaOH/乙二醇和NaOH/异丙醇两种体系的优劣,进行不同腐蚀时间和温度下的绒面制备试验,得到了优化的绒面制备工艺和绒面纳米硅薄膜太阳能电池。结果表明:衬底具有完整规则的"金字塔"结构,反射率为11.02%。制备的绒面纳米硅薄膜太阳能电池在标准条件(AM1.5,辐照强度0.1W/cm2,(25±1)℃)下测试,其性能参数为:S为1cm2,Voc为528mV,Isc为28.8mA,η为7.2%。相比较于无绒面结构电池,η提高了2.4%。     

纳米硅薄膜结构分析

在常用的PECVD电容式耦合沉积系统中,使用高氢稀释硅烷为反应气氛,在r.f.+DC双重功率源激励下制备出具有纳米相结构的硅薄膜.使用HREM,Raman光散射,X射线衍射以及红外和紫外光谱分析手段广泛地检测了其结构特征.指出,纳米硅(nc-Si:H)薄膜由于具有一系列新的结构特征使它脱颖于熟知的 a-Si:H及 μc-Si:H范畴,从而显示出它自己的独特性能.     

纳米硅镶嵌氮化硅薄膜的制备与光致发光特性

为研究氮化硅薄膜发光材料的制备工艺及其光致发光机制,实验采用射频磁控反应溅射技术与热退火处理制备了纳米硅镶嵌氮化硅薄膜材料.利用红外光谱(IR)、X射线衍射谱(XRD)、能谱(EDS)和光致发光谱(PL),对不同工艺条件下薄膜样品的成分、结构和发光特性进行研究,发现在制备的富硅氮化硅薄膜材料中形成了纳米硅颗粒,并计算出其平均尺寸.在510 nm光激发下,观察到纳米硅发光峰,对样品发光机制进行了讨论,认为其较强的发光起因于缺陷态和纳米硅发光.     

基于电纺纤维的CuO/SnO_2薄膜及其气敏特性

研究了一种基于静电纺丝纳米纤维制备异质结薄膜的方法。采用静电纺丝技术在硅衬底上依次沉积PVP/CuCl2.2H2O和PVP/SnCl4.5H2O纳米纤维,经过氧等离子体刻蚀并高温退火处理后得到了基于多孔纳米纤维的CuO/SnO2异质结薄膜。利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射技术(XRD)对纤维的形貌和结晶状态进行了表征。电学特性及气敏特性测试结果表明,该异质结薄膜具有明显的整流特性,在100℃的工作温度下,对H2S气体响应和恢复速度快、检测限低、选择性好。     

纳米硅薄膜的Raman光谱

通过等离子增强化学气相沉积法 ,制备了本征和掺磷的氢化纳米硅薄膜 (nc- Si:H) ,研究了晶粒尺寸和掺杂浓度对纳米硅薄膜喇曼谱的影响 .结果表明晶粒变小和掺杂浓度增加都使纳米晶粒的 TO模峰位逐渐偏离声子限制模型的计算值 .X射线衍射和高分辨电镜像的结果表明晶粒变小导致硅晶粒应力增加 ,而掺杂使晶粒内部杂质和缺陷增多 ,这些因素破坏了晶粒内晶格的平移对称性 ,进一步减小声子的平均自由程 ,导致实验值偏离理论计算值 .晶格平移对称性的破缺还体现在 ,随晶粒尺寸减小或掺杂浓度增加 ,喇曼谱中 TA、LA振动模的相对散射强度增加 .     

Al薄膜对(002)ZnO/Al/Si结构基片中ZnO薄膜特性影响的实验研究

采用射频磁控溅射法沉积制备了(002)ZnO/A l/Si复合结构。研究了Al薄膜对(002) ZnO/Al/Si复合结构的声表面波器件(SAWD)基片性能影响以及当ZnO 薄膜厚度一定时的Al膜最佳厚度。采用X射线衍射(XRD)对Al和ZnO薄膜进行了结构表征 ,采用 扫描电镜(SEM)对ZnO薄膜进行表面形貌表征,并从薄膜生长机理角度进行了分析。结果 表明,加Al薄膜有利于ZnO薄膜按(002)择优取向生长,并且ZnO 薄膜的结晶性能提高;与(002)ZnO/Si结构基片相比,当Al薄膜 厚为100nm时,(002)ZnO/Al/Si结构中ZnO薄 膜的机电耦合系数提高 了65%。