题目：n型氢化非晶硅薄膜制备及其性能研究

       空气质量的日益恶化以及传统能源的急剧减少使得能源结构的调整势在必行，清洁能源尤其是太阳能受到了极大关注。含有本征薄层的硅异质结(HIT)太阳能电池以其高效性与低成本的特点，成为了研究的热点。掺杂的氢化非晶硅薄膜作为HIT电池的窗口层材料，其结构和光电性能对电池效率有很大的影响。

       本论文的研究分为两部分。第一部分利用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）系统沉积n型氢化非晶硅薄膜，研究磷烷流量及氢气流量对薄膜结构及光电性能的影响；第二部分用氢等离子体处理非晶硅薄膜，研究氢等离子体处理压强和处理时间对薄膜的结构及光电性能的影响。将得到的高电导、宽带隙、良好结构的n型氢化非晶硅薄膜应用到HIT电池中。研究结论如下：

     （1）磷烷流量从0.3sccm增加到2sccm，样品均为非晶硅薄膜。样品的厚度从90.6nm增加到104.7nm。样品的暗电导率先增加后减小，在磷烷流量为1.5sccm时，暗电导率达到最大2.48E-3S/cm。光学带隙持续变窄，从1.94eV减小到1.75eV。样品的微结构随着磷烷流量的增加而变差。磷烷流量1.5sccm是最佳的工艺参数。

     （2）氢气流量从0sccm增加到12sccm，所得到的样品均为非晶硅薄膜。样品的厚度从99.3nm减小到33.2nm。样品的暗电导率从2.48E-3S/cm减小到6.4E-4S/cm。光学带隙逐渐从1.86eV变宽到1.89eV,再从1.89eV减小到1.87eV。样品的缺陷随着氢气流量的增加先减小后增加。氢气流量2sccm是最佳的工艺参数。

     （3）用氢等离子体对n型氢化非晶硅薄膜进行处理，氢等离子体处理时腔室压强从0增加到200Pa，所得到的样品为非晶态。薄膜的厚度从71.3nm增加到111.21nm。样品的暗电导率先增加后减小，在氢等离子体处理压强为170Pa时，暗电导率最大，为3.13E-3S/cm。光学带隙先增后减，在氢等离子体处理压强为170Pa时最大1.88eV。中程有序性先变好再变差，在氢处理压强为150Pa时中程有序度最好。样品的短程有序性先变好再变差，氢处理压强为170Pa时短程有序度较好，样品的缺陷在逐渐减少。氢处理压强170Pa为最佳工艺。

     （4）氢等离子处理压强170Pa时，随着氢等离子体处理时间从0增加到4min，薄膜样品的厚度逐渐从71.3nm增加到109.22nm，得到的样品为非晶态。样品的暗电导率先增加后减小，在氢等离子体处理时间为2min时，暗电导率最大，为3.13E-3S/cm。光学带隙先增后减，在氢等离子体处理时间为2min时，光学带隙最大1.93eV。中程有序性先增后减，在氢处理时间为2min时中程有序度最好。随着时间从0增加到4min，样品的短程有序性持续变差；样品的缺陷先减少后增加，在氢处理时间为2min时缺陷最少。2min为最佳的氢等离子体处理时间。

     （5）通过实验得到沉积n型氢化非晶硅薄膜的最佳工艺参数：沉积温度160℃，射频功率10W，反应气压60Pa，沉积时间10min，硅烷流量3sccm，磷烷流量1.5sccm，氢气流量 2sccm。氢等离子体处理n型氢化非晶硅薄膜工艺：H2流量20sccm、功率10W、衬底温度160℃、腔室气压170Pa，氢处理时间2min。最终，n型氢化非晶硅薄膜有序度高，缺陷少，光学带隙1.93eV、暗电导率3.13E-3 S/cm。应用到HIT电池的非晶硅n层得到电池效率13.2%，短路电流密度（Jsc）34.94 mA/cm2，开路电压（VOC）0.557V，填充因子66.7%。