退火温度和时间对制备多晶硅薄膜的影

响

摘要：通过

PECVD 法于不同温度直接沉积非晶硅(a-Si

∶H)薄膜,选择于 850℃分别退火

2h、3h、6h、8h,于 700

℃分别退火 5h、7h、10h、13h,于 900℃分别退火 1h、3h、8h,分别于

720

℃、790℃、840℃、900℃、940℃退火 1h,然后用拉曼光谱和 SEM 进行对比分析,发现退火

温度与退火时间的影响是相互关联的

,并且出现一系列晶化效果好的极值点。

　　关键词：

PECVD 法；非晶硅薄膜；多晶硅薄膜；二次晶化；拉曼光谱；扫描电镜

　　

0 引言

　　太阳能电池作为一种清洁能源正越来越受到人们的重视。太阳能电池分为单晶硅、多晶
硅和薄膜太阳能电池等。单晶硅和多晶硅电池技术成熟、效率高

,但成本较高。薄膜材料与单

晶硅和多晶硅材料相比

,在成本降低方面具有诱人的前景。硅薄膜材料分非晶硅和多晶硅 2

种

,非晶硅薄膜材料制造工艺相对简单,但转换效率低、寿命短、稳定性差,将其进一步晶化成

寿命长、转换效率相对高的多晶硅薄膜材料被认为是薄膜太阳能电池未来发展的方向

,将非

晶硅薄膜材料二次晶化成为多晶硅薄膜是有意义的研究方向。

　　多晶硅薄膜泛指晶粒在几

(十)纳米到厘米级的硅薄膜。制备多晶硅薄膜主要包括 2 个过

程

---沉积硅膜和再晶化。2 个过程都可采用不同的方法。沉积可采用化学气相沉积法(CVD)和

物理气相沉积法

(PVD)。低温下沉积硅薄膜难以形成较大的晶粒,不利于制备较高效率的电池,

需要通过二次晶化技术

,提高晶粒尺寸。目前,二次晶化的方法主要有固相晶化法(SPC)金属诱

导晶化

(MIC)、区熔晶化(ZMR)等。本实验先用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD 法)在玻

璃上低温沉积非晶硅薄膜

,再利用常规电阻加热炉退火制备多晶硅薄膜。

　　

1 实验

　　第一步

,将清洗过的石英玻璃衬底置于 PECVD 系统中,射频辉光放电分解 SiH4+H2 制得

非晶硅薄膜。真空度为

5.6×10-4Pa,氢稀释比为 95%,沉积室中电极间距为 2cm,工作气压为

133.3Pa,放电功率为 60W,沉积时间为 2.5h,厚度约为 0.84μm。第二步,氮气保护下,样品于
850

℃分别退火 2h、3h、6h、8h,于 700℃分别退火 5h、7h、10h、13h,于 900℃分别退火

1h、3h、8h,分别于 720

℃、790℃、840℃、900℃、940℃退火 1h,自然冷却后取出。第三步,采用

REN-ISHAW-2000 拉曼光谱分析样品,计算晶化率,并采用 JEOLJSM-5610LV 扫描电镜观察
样品。