本文首先从太阳电池的发展现状出发,论证了发展多晶硅薄膜太阳电池的意义及必要性。接着从多晶硅薄膜太阳电池的研发现状及目前研制多晶硅薄膜太阳电池所面临的困难出发,阐述了为什么要利用非晶硅薄膜再结晶技术来制备多晶硅薄膜。然后概述了目前国内外所采用的几种主要的再结晶技术,包括常规高温炉退火、快速热退火、金属诱导晶化、微波诱导晶化以及激光晶化等。通过分析,认为快速热退火技术和常规高温炉退火技术最适合也最有可能应用于多晶硅薄膜太阳电池的工业生产。因此,本论文对它们尤其是快速热退火技术进行了详细的研究。 1.快速热退火技术的研究 快速热退火技术是一种相对较新的退火技术,国内外在这方面所做的研究还相对较少,因此,本论文把大部分的工作放在了对该技术的研究上。首先研究了退火温度对a-Si:H薄膜晶化的影响,发现当温度低于700℃时,a-Si:H薄膜很难发生晶化。当退火温度高于750℃时,a-Si:H薄膜则很容易发生晶化,即在700℃和750℃之间存在一温度过渡区间。接着分退火温度高于750℃和退火温度低于700℃两种情况对a-Si:H薄膜的晶化情况进行了详细研究。研究结果表明,退火温度和退火时间对晶化后的多晶硅薄膜的晶粒尺寸和暗电导率都有很大的影响,存在a-Si:H薄膜的最佳退火条件。另外,还研究了光热退火之前先用常规高温炉预热以及沉积a-Si:H薄膜时的衬底温度对a-Si:H薄膜晶化的影响。研究发现光热退火之前先用常规高温炉预热有利于增大多晶硅薄膜的晶粒尺寸,改善其电学性能。沉积a-Si:H薄膜时的衬底温度越高,得到的a-Si:H薄膜越容易晶化。 脉冲快速热退火是一种新颖的快速热退火思路,特别适合于廉价的低温衬底上a-Si:H薄膜的晶化。本文也对该方法进行了尝试,实验结果表明该方法能够很好地实现a-Si:H薄膜的晶化,但与常规快速热退火方法相比,通过该方法获得的多晶硅薄膜的晶粒尺寸较小、电学性能较差。
