用于微晶硅锗电池的P型掺杂层及P/I界面过渡层研究

摘要

在多结太阳电池的发展中，微晶硅锗作为窄带隙材料具有很好的应用前景并受到越来越多的关注。当它作为太阳电池的吸收层材料时，在P/I界面的SiGe/Si异质结问题凸显出来。界面处的带隙和晶格失配导致了载流子复合率的上升，影响了电池性能。
　　 本文应用两种方法解决这一问题。第一种是使用与本征层Ge含量和晶格结构接近的硼掺杂微晶硅锗层；另一种是在P型微晶硅和本征层之间生长过渡层。
　　 对P型μc-Si和μc-SiGe的研究发现，两种材料的电导率随着B2H6和氢稀释率的增长都呈现倒U型曲线。在以GeF4为Ge源制备P型μc-SiGe时，反应气体中GeF4气体流量的增加使得晶化率单调增加，但是电导率在其中一点有最高值，之后就下降了。而以GeH4为Ge源时，GeH4气体比例增加导致了材料晶化率和电导率的少许下降。以GeH4制备的材料其Ge含量显著偏低的现象可能归因为掺杂和Ge含量纵向分布不均匀性。
　　 生长在掺杂层之上的本征μc-Si过渡层其初始晶化率与掺杂层相当，但是随着沉积的持续，晶化率增加。在过渡层上生长的本征层μc-SiGe材料在沉积的初始阶段的均匀性更好，使得材料的质量提高。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

第一节 项目来源

第二节 研究背景

1.2.1 具有广阔前景的太阳电池

1.2.2 非晶硅及微晶硅电池简介

第三节 硅锗材料及电池的特点及研究现状

第四节 本文研究目的

第五节 论文结构与内容简介

第二章 实验设备及测试方法

第一节 实验设备

第二节 材料测试方法

2.2.1 椭圆偏振光谱仪——薄膜厚度测试

2.2.2 电学性能测试——电导率和激活能

2.2.3 光学特性测试——透过率

2.2.4 微结构测试——Raman散射光谱

2.2.5 材料成分分析——X射线荧光光谱测试

2.2.6 表面形貌分析——原子力显微镜(AFM)

第三章 微晶硅锗电池P型材料的比较

第一节 引言

第二节 主要沉积参数对薄膜性能的影响

3.2.1 B2H6掺杂气体浓度对薄膜材料的影响

3.2.2 氢稀释率对薄膜材料的影响

3.2.3 小结

第三节 不同Ge源气体生长P-μc-SiGe材料的研究

3.3.1 采用GeF4和GeH4生长材料的电学和结构特性

3.3.2 P-μc-SiGe材料中Ge含量的变化

第四节 P-μc-Si和两种P-μc-SiGe光学特性的比较

第五节 总结

第四章 P/I界面过渡层结构研究

第一节引言

第二节 Si/SiGe异质结概述

第三节 微晶硅锗电池中P/I缓冲层的表面和结构性质

第三节 微晶硅锗电池P/I界面附近本征层材料纵向均匀性问题

第四节 小结

第五章 总结和展望

第一节 总结

第二节 展望

参考文献

致谢

个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果