织构ZnO:Al与p-μc-Si:H薄膜接触特性的研究

　　用PECVD 法在不同织构ZnO:Al 上沉积了p-μc- Si:H 薄膜，研究了不同织构ZnO:Al 与p-μc- Si:H 薄膜的接触特性，研究结果表明：在织构后的ZnO:Al 上沉积的p-μc- Si:H 薄膜的晶化率均大于在未织构的ZnO:Al 上沉积的p-μc- Si:H 薄膜，且织构ZnO:Al 与p-μc- Si:H 薄膜的接触电阻也均小于未织构的，且织构时间最佳点为15 s。

　　由于半导体材料的薄膜化能够大幅度降低太阳电池的成本，薄膜太阳电池的研究已经成为下一代光伏研究的关键[1~3]。硅薄膜太阳电池的研究是热点，因为自然界中硅薄膜原材料相对丰富，而且硅薄膜太阳电池的制备技术也简单，便于大面积连续、自动化生产，有助于将来的产业化发展[4~5]。在硅薄膜太阳电池的研究中，微晶硅薄膜太阳电池的研究已经成为焦点，因为微晶硅薄膜太阳电池的稳定性好，同非晶硅薄膜太阳电池组成叠层电池将充分地利用太阳光谱，提高电池的光电转换效率[6~7]。

　　微晶硅薄膜电池通常采用的结构glass/TCO/pin 或nip/TCO/Al 或Ag 背场[8]。其中ZnO 薄膜作为太阳电池的前后透明导电电极。ZnO 薄膜作为前电极的应用要求：高透过率、低电阻率、绒面结构和光学薄膜的增透性（一定的薄膜厚度）。ZnO 表面决定了TCO/p- Si 界面的面积和光学特性，极大地影响太阳电池的电学特性[9]，本文在不同织构时间的ZnO :Al 薄膜上沉积p-μc- Si:H 薄膜，研究了不同织构时间的ZnO:Al 薄膜与p-μc- Si:H 薄膜的接触特性。

1、实验设计及方法

　　本文用稀HF 酸对ZnO:Al 薄膜进行织构，织构时间分别为10 s、20 s、15 s、20 s，得到了不同粗糙度的ZnO:Al 薄膜[10]，然后用PECVD 法在它们上面沉积p-μc- Si:H 薄膜，研究表面粗糙度对接触特性的影响。

　　实验中所有样品都是在沈科仪生产的星型式高真空PECVD 系统中的P 室沉积的，真空室的本底真空为6.67×10- 5 Pa[11]。射频电源激发频率为13.56 MHz。反应气体为H2 稀释的10%的硅烷，H2 稀释的0.1%的硼烷和高纯H2 的混合体。由于硼掺杂对p-μc- Si:H 薄膜有很大影响，从而对接触电阻也有很大的影响，所以我们沉积了两种不同掺杂的p-μc- Si:H 薄膜， 沉积条件分别为： 电极间距(d=2 cm)， 硅烷含量（SiH4%=1%），硼烷含量（B2H6%=0.1%），沉积温度（T=150℃），气体总流量（TF=236 sccm），反应气压（P=133.3 Pa），沉积功率（PRF=50 W），沉积时间（t=1 h）； 电极间距(d=2 cm)， 硅烷含量（SiH4%=1%），硼烷含量（B2H6%=0.15%），沉积温度（T=150℃），气体总流量（TF=200 sccm），反应气压（P=133.3 Pa），沉积功率（PRF = 50 W），沉积时间（t = 1 h）。

　　样品的接触特性用I- V 测试仪进行了测量和分析，所用的仪器为美国吉时利公司生产的2182 A 纳伏表和2400 恒流源。样品的表面形貌用SEM 进行了测量， 所用仪器为JSM- 6700F/INCA- ENERGY（日本电子）。样品的晶化率用Raman 谱进行了测量和分析，所用的仪器为Renishaw 2000。

4、结论

　　采用PECVD 技术，在不同织构ZnO:Al 薄膜上沉积p-μc- Si:H 薄膜，测试结果分析表明：

　　（1）织构后的ZnO:Al 上沉积的p-μc- Si:H 薄膜的晶化率均大于未织构的ZnO:Al 上沉积的p-μc- Si:H 薄膜，可知绒面有利于p-μc- Si:H 薄膜的晶化， 织构时间为15 s 的ZnO:Al 衬底上沉积的p-μc- Si:H 薄膜的晶化率较高；

　　（2） 织构后的ZnO:Al 与p-μc- Si:H 的接触电阻均小于未织构的，织构时间为15 s 的ZnO:Al 与p-μc- Si:H 接触电阻也较低，说明织构时间存在最佳点；

　　（3）增大硼掺杂浓度，在不同织构ZnO:Al 衬底上沉积的p-μc- Si:H 薄膜的晶化率与轻掺杂的相比均下降，且接触电阻均变大。

　　很多因素都会影响ZnO:Al/p-μc- Si:H 的接触特性，它们之间应存在一最佳匹配值，此结果还有待进一步研究。

参考文献

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