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在石油和天然气价格不断上涨的今天,可再生能源,尤其是太阳能的研究业已成为各国各大研究小组研究的重点。随着太阳能电池的深入研究,薄膜太阳能电池越来越受到人们的重视。与其他薄膜太阳能电池相比,多晶硅薄膜太阳能电池具备以下的优点:在长波段具有光敏性,能有效吸收可见光,具备可与硅体电池相比拟的转化效率;同时,它的制备工艺简单,成本低廉且不存在光致衰退效应,寿命较长。因此,多晶硅薄膜太阳能电池是新一代太阳能电池的有力候选者,而制备高质量、低成本的多晶硅薄膜材料也被视为未来太阳能电池的发展方向。 本文首先采用磁控溅射法制备非晶硅薄膜,然后分别用常规高温炉退火法和金属诱导晶化法对其进行晶化。通过激光Raman光谱、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和紫外可见光谱等表征方法对不同晶化条件下的样品进行分析研究。 常规高温退火的结果表明:随着衬底温度的升高,Raman散射峰出现明显的蓝移,XRD峰变得尖锐,表面形貌变得粗糙,光学带隙变窄,说明薄膜晶化程度逐渐加深。提高样品的晶化温度,我们发现样品 Raman散射峰逐渐接近520cm-1;XRD峰更加尖锐,出现多晶硅的特征峰;表面形貌更加粗糙;光学带隙接近单晶硅的光学带隙。说明非晶硅薄膜已经转化为多晶硅薄膜。延长样品的晶化时间,其Raman光谱、XRD的变化趋势与衬底温度升高时的变化趋势相似。将晶化温度对薄膜晶化的影响与衬底温度、晶化时间的影响作对比可知,晶化温度对薄膜晶化的影响远远大于衬底温度和晶化时间的影响。 金属诱导晶化的结果表明:非晶硅薄膜在晶化温度很低时就已经开始晶化,且晶化温度越高(Al膜,温度<600℃;Au膜,温度<400℃),晶化时间越长,越有利于非晶硅薄膜的晶化。Al膜与Au膜诱导非晶硅膜开始转化为多晶硅膜的最低晶化温度均为100℃,但金属Al膜诱导非晶硅薄膜的晶化效果要明显优于金属Au膜诱导的效果。 通过对比研究得出,金属诱导晶化法晶化非晶硅薄膜所需要的温度低,时间短,晶化效果较好,因此选择金属诱导晶化更适合于太阳能电池的工业生产。