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由于薄膜太陽(yáng)能電池工藝可以有效降低硅材料的消耗，從而大大地降低成本，而且能夠保證轉(zhuǎn)換效率，因此成為當(dāng)今科學(xué)研究和光伏產(chǎn)業(yè)的熱點(diǎn)。銅銦硒薄膜曾被認(rèn)為是理想的光伏材料，電池效率可以達(dá)到15%，然而其制備過(guò)程中需要對(duì)主要半導(dǎo)體工藝參數(shù)精確控制及原材料不足嚴(yán)重制約著其生產(chǎn)和發(fā)展。碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池在可見(jiàn)光段有很高的吸收系數(shù)，太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率可以達(dá)到10%以上，然而鎘是有毒元素，在生產(chǎn)和使用過(guò)程中會(huì)對(duì)環(huán)境造成不良影響。非晶硅薄膜禁帶光吸收性比較強(qiáng)，電池只需做到幾微米厚，但是其光致衰退現(xiàn)象非常嚴(yán)重，大大降低了人們對(duì)它的熱情。多晶硅薄膜能夠克服以上幾種薄膜的缺點(diǎn)，從而成為當(dāng)前研究的重點(diǎn)和未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。
目前，多晶硅薄膜常用的制備方法有等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積，熱絲化學(xué)氣相沉積，準(zhǔn)分子激光晶化，固相晶化，快速熱處理等。現(xiàn)有研究采用真空蒸鍍法制備非晶薄膜后經(jīng)鋁誘導(dǎo)晶化得到多晶硅薄膜。相比其它方法，該方法具有工藝簡(jiǎn)單，晶化溫度較低，晶化時(shí)間較短，薄膜晶化率較高，晶粒尺寸較大等特點(diǎn)。通過(guò)原子力顯微鏡、拉曼光譜等分析手段深入研究了襯底距離、襯底溫度、退火溫度等對(duì)薄膜表面形貌、晶粒尺寸和分布以及晶化率的影響。
實(shí)驗(yàn)原料為純度99.99%的多晶硅粉末。電阻蒸發(fā)源為高純度的石墨片，尺寸為80mm×5.8mm×1.7mm。采用普通玻璃為襯底，先用去離子水清洗，再分別用丙酮、無(wú)水乙醇超聲清洗5min，最后用去離子水清洗干凈，表面皿中烘干。用DM-450A型真空鍍膜機(jī)在玻璃襯底表面蒸鍍一層非晶硅薄膜，并在非晶硅薄膜表面蒸鍍1層相對(duì)較薄的鋁膜，通過(guò)調(diào)節(jié)不同的工藝參數(shù)制備出若干樣品。將樣品放入箱式電阻爐中，在300-500℃下真空退火一定時(shí)間。將樣品置于標(biāo)準(zhǔn)鋁腐蝕液中腐蝕以去除表面殘留的鋁。
采用真空蒸鍍的方法在玻璃襯底上沉積1層非晶硅薄膜，再通過(guò)鋁誘導(dǎo)晶化的方法可以制備出晶粒分布較均勻、晶粒尺寸0.5-5μm、晶化率達(dá)到89%的多晶硅薄膜。襯底距離對(duì)薄膜的表面形貌有明顯影響，適中的襯底距離得到的薄膜晶粒分布均勻、表面平整度好，薄膜厚度較大。襯底溫度和退火溫度對(duì)薄膜的晶化率影響顯著，在實(shí)驗(yàn)條件下，薄膜的晶化率隨著襯底溫度的提高而增大;隨著退火溫度的提高，薄膜的晶化率增大，當(dāng)溫度達(dá)到500℃時(shí)晶化率達(dá)到最大值，退火溫度進(jìn)一步提高，薄膜的晶化率反而降低。
