太阳电池用μc-SiGe/poly-SiGe/ZnO薄膜的制备与性能研究

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本文在总结目前光伏材料研究进展的基础上，对太阳电池用硅锗基薄膜材料进行了实验设计与研究，采用射频磁控溅射方法在石英玻璃衬底上分别沉积了硅锗单层及多层薄膜，并对薄膜进行了退火处理，利用台阶仪、XRD、Raman、SEM、EDS、UV-Vis和划痕仪等测试手段对薄膜的结构、表面形貌、表面成分、光吸收性能及力学性能进行了表征和研究。
　　首先研究了溅射气压、溅射功率、衬底温度等溅射参数对硅锗单层薄膜的厚度、表面粗糙度、结构、表面形貌、成分、光吸收性能及力学性能的影响，发现Si和Ge 原子比约为1 ：1 SiGe薄膜呈微晶结构，光吸收强、表面质量高且力学性能佳，溅射工艺参数为：溅射气压为1.0Pa，溅射功率为100W，衬底温度为400 ℃。
　　其次采用最佳的工艺参数制备了SiGe和SiGe/ZnO 薄膜，并对薄膜进行了退火处理，研究了退火温度和ZnO 层的加入对SiGe 薄膜的结构及性能的影响，研究结果表明：SiGe和SiGe/ZnO薄膜均在600 ℃开始由微晶向多晶转变，并且随着退火温度的升高，薄膜的结晶性能、光吸收性能和力学性能提高，光学带隙减小，ZnO 层的加入提高了SiGe 薄膜的结晶性能和光吸收性能，减小光学带隙，降低力学性能。
　　最后根据微晶和多晶硅锗薄膜不同的能带结构，设计并制备出μ c-SiGe/poly-SiGe/ZnO 多层结构薄膜，研究结果表明微晶层的加入可显著提高薄膜的光吸收性能，但降低力学性能，通过沉积微晶层和ZnO中间层二者结合的方法可进一步改善薄膜的光吸收性能。

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作者
刘亚妮;
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作者单位

南京航空航天大学;

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授予单位南京航空航天大学;
学科材料加工工程
授予学位硕士
导师姓名李子全;
年度 2011
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类非金属导电材料、炭素材料;
关键词
太阳电池; 磁控溅射; 硅锗薄膜; 光吸收性能; 力学性能;

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