高In組分InGaN-Si薄膜太陽(yáng)電池的制備工藝研究.pdf

1、隨著傳統(tǒng)能源的枯竭和環(huán)境問題的惡化，作為可再生能源的太陽(yáng)能已經(jīng)在近幾年取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，太陽(yáng)能光伏發(fā)電等新型可再生能源將以更快的速度成為以煤、石油、天然氣為主的傳統(tǒng)能源的重要補(bǔ)充。但現(xiàn)有光伏組件中80％以上均采用Si材料，且生產(chǎn)工藝大多繼承自集成電路的制作工藝，造成生產(chǎn)成本過(guò)高，成本償還周期過(guò)長(zhǎng)，在很大程度上阻礙了光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
　　 本文著重闡述的InGaN材料是一種新型太陽(yáng)電池材料。為了能夠制作InGaN材料的太陽(yáng)電池

2、，本文對(duì)InGaN材料制備過(guò)程中所遇到的有關(guān)問題進(jìn)行了研究，主要包括如下幾個(gè)方面的工作：
　　 1、本研究針對(duì)在硅襯底上沉積InGaN薄膜的情況，引入了TiN和AlN緩沖層。探討了采用激光分子束外延(L-MBE)設(shè)備，在拋光的單晶硅片上沉積TiN和AlN緩沖層的各項(xiàng)最優(yōu)參數(shù)。主要對(duì)薄膜的生長(zhǎng)速率、結(jié)晶質(zhì)量、表面形貌等和襯底溫度、脈沖激光的能量密度、脈沖頻率等工藝參數(shù)之間的關(guān)系進(jìn)行了研究。研究表明，N2氣分壓為～1Pa，襯底在70

3、0℃左右溫度下，脈沖激光頻率為10Hz，單脈沖激光能量100～300mJ時(shí)能獲得結(jié)晶質(zhì)量較好，且表面呈二維層狀生長(zhǎng)的單晶AlN和TiN薄膜。掃描電鏡形貌圖中發(fā)現(xiàn)AlN表面有顆粒物存在，其直徑為380nm左右。這可以通過(guò)調(diào)節(jié)激光參數(shù)和提高靶材密度得到改觀。
　　 2、針對(duì)InN之間鍵合力較小，制備過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)富In的情況，探索幾種制備InN材料的方法，以期解決InN制備中存在的困難。研究了采用In2O3在NH3氣氛中氮化獲得In

4、N粉末的試驗(yàn)參數(shù)。研究表明，當(dāng)NH3的氣流在0.04m3/h，反應(yīng)溫度為550℃，反應(yīng)時(shí)間為3h時(shí)，In2O3獲得了最佳的氮化效果。研究了在Si襯底上采用電火花輔助脈沖激光沉積的方法沉積InN薄膜。靶材選用4N的銦靶，氮化氣體為NH3，氣壓為10-1pa。XRD測(cè)定，薄膜中主要成分為InN，另外還有Si3N4和SiO2成分。該實(shí)驗(yàn)表明，電火花能很好的電離NH3，為今后制備InN和InGaN薄膜探索出了一個(gè)新的方法。
　　 3、探