薄膜太陽(yáng)電池及其陶瓷硅襯底材料的制備和電子輻照研究.pdf

1、四川大學(xué)博士學(xué)位論文薄膜太陽(yáng)電池及其陶瓷硅襯底材料的制備和電子輻照研究姓名：廖華申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專(zhuān)業(yè)：核技術(shù)及應(yīng)用指導(dǎo)教師：林理彬20030320首次采用高壓低溫法成功地制備了陶瓷硅材料，得到了最佳制備條件為：600“(2，23GPa，10分鐘a這～條件下可以獲得無(wú)氧化硅相或基本無(wú)氧化硅相的陶瓷硅材料。在晟佳燒結(jié)條件下制備的陶瓷硅材料具有高密度(218蟹／c一約為理論密度的94％)和高硬度(6H7)，其機(jī)械性能滿(mǎn)足了多晶硅薄膜襯底材料

2、的要求。這些結(jié)果都未見(jiàn)報(bào)導(dǎo)。又用熱力學(xué)關(guān)系證明了制備致密陶瓷材料的壓力和溫度關(guān)系。在低壓情況下，溫度幾乎接近熔點(diǎn)(1400“(2)，制備的陶瓷尚不夠致密：而當(dāng)壓力增高，溫度下降至約熔點(diǎn)的】／2，就可得到致密的陶瓷，又可不出現(xiàn)硅的氧化。此結(jié)果未見(jiàn)報(bào)導(dǎo)。對(duì)溫度升高陶瓷硅中硅的氧化增加用化學(xué)動(dòng)力學(xué)作出了解釋。由于硅與氧發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為：Si。)O劃。】Si02㈨，反應(yīng)中氧氣為氣態(tài)。壓力增加時(shí)為使系統(tǒng)平衡，化學(xué)反應(yīng)必須向右進(jìn)行因此壓力是有利于氧

3、化反應(yīng)的。分別用高純度的Al粉和B203粉為摻雜劑，以1％和2％的重量比摻入硅粉中，在高壓低溫下制備了陶瓷硅材料，經(jīng)Hall測(cè)量材料的載流子濃度發(fā)現(xiàn)：雖摻雜濃度較高，而陶瓷硅的載流子濃度卻還很低，表明雜質(zhì)可能大部分處于填隙位置而不是替代位置。并未改善陶瓷硅妁皂導(dǎo)率。此研究結(jié)果也來(lái)見(jiàn)報(bào)道。2、研究了以陶瓷硅、鎂鋁尖晶石透明陶瓷及石墨等為襯底沉積多晶硅薄膜。采用快速熱化學(xué)氣相沉積(RTCVD)方法在以上三種不同襯底上，不同的溫度(873℃，

4、970℃，1070℃，1150℃)條件下成功地制各了多晶硅薄膜：以H2為載氣，siH2cl：為產(chǎn)生Si的生長(zhǎng)氣體，B2H6為摻雜氣體，用于實(shí)現(xiàn)硼(B)的摻雜，形成P型多晶硅薄膜。首次在陶瓷硅襯底材料上沉積制備了多晶硅薄膜。薄膜晶粒為隨機(jī)取匈，性能與沉積溫度有關(guān)，高溫條件沉積的薄膜結(jié)構(gòu)均勻、致密，具有較大的晶粒尺寸(約10pm)。首次在鎂鋁尖晶石透明陶瓷襯底材料上成功地沉積制備了多晶硅薄膜。薄膜具有擇優(yōu)取向，其擇優(yōu)晶向?yàn)?220)，薄膜具

5、有較高的遷移率482cm：V～s‘。在石墨襯底材料上沉積制備的多晶硅薄膜，晶粒取向與沉積溫度有關(guān)。低溫條件下(873℃，970℃)為隨機(jī)取向；高溫條件下(1070℃，1150℃)為擇優(yōu)取向，擇優(yōu)晶向?yàn)?220)。有關(guān)晶粒取向隨溫度變化的研究結(jié)果尚未見(jiàn)報(bào)導(dǎo)。3、研究了多晶硅薄膜及多晶硅薄膜太陽(yáng)電池的電子輻照效應(yīng)。利用四川大學(xué)原子核科學(xué)技術(shù)研究所的JJ一2型靜電加速器對(duì)多品硅薄膜和多晶硅薄膜太陽(yáng)電池進(jìn)行了電子輻照試驗(yàn)。電子能量為1MeV，電