题目：采用VHF-PECVD在不锈钢衬底上沉积非晶硅太阳能电池

21世纪，人们面临着能源危机和环境污染的重大挑战，开发新能源和可再生清洁能源成为最具决定影响的技术领域之一。其中，太阳能光伏技术是近年来发展最快、最具活力的可再生清洁能源技术。作为第二代太阳能电池，非晶硅薄膜电池能够降低电池成本，是未来研究应用的热点之一。本论文采用美国进口的七腔室连续MVSystems PECVD沉积系统，优化工艺，在玻璃衬底上得到光电性质良好的非晶硅本征层，并将它应用于不锈钢衬底上的非晶硅薄膜电池中，提高电池的效率。本论文的主要研究内容和结论如下：
首先，采用甚高频等离子体增强化学气相沉积技术（VHF-PECVD，60.293MHZ），在玻璃衬底上制备了氢化非晶硅薄膜。在衬底温度和电极间距恒定的条件下，系统地研究了硅烷浓度、气体流量、气压和功率对a-Si:H薄膜特性的影响。得出如下结论：
1.低硅烷浓度、低压强和低功率，能够获得低沉积速率,光电导和光敏性比较优异的氢化非晶硅薄膜。
2.气体总流量是给薄膜缺陷态带来重大影响的因素之一。不改变其它参数，适量增加气体流量能够提高沉积速率，得到质量较好的薄膜；当气体流量过大时，反应气体的滞留时间变短，薄膜的沉积速率降低，光电导、暗电导和光敏性降低。
其次,将工艺优化的本征层应用于不锈钢衬底上制备的非晶硅太阳能电池中（SS/Ag/AZO/n-a-Si/i/p-a-Si/ITO）。系统的研究了本征层厚度、氢等离子体处理p-i界面、电池面积和背反射极对电池性能的影响。得到以下结论：
1.随着本征层沉积时间增加，电池在300~800nm光波段的量子效率增大，开路电压，短路电流密度增大。在工艺时间2900s，本征层厚度223.3nm时，开路电压是0.96V，填充因子是45.90%，短路电流密度是13.81 mA/cm2时，得到电池最大效率6.11%。
2.氢等离子体处理p-i界面能够明显改善非晶硅太阳能电池的性能。电池在黄绿光（560~580nm），黄光（580~595nm）、橙光（595~605nm）和红光(605~700nm)波段光的量子效率显著提高，最大值从84.25%增加到89.87%。开路电压、短路电流和电池效率也有显著增加，分别由0.95V增加至0.97V、由12.45 mA/cm2增加到17.43 mA/cm2，由5.81%增加到6.41%，然而填充因子降低。
3.相同工艺条件下制备的大面积太阳能电池（0.25 cm2），电池的短路电流密度不变，仅仅与制备工艺条件有关，与电池面积大小无关；填充因子有大幅度的降低，这可能归因于，电池面积增大后电池的内阻显著增加，造成填充因子降低。总之，太阳能电池面积近增大后，电池的效率与开路电压和填充因子有关，主要取决于填充因子。
4.背反射极能够提高540~800nm光波段光的量子效率，提高短路电流密度和电池效率。取消背反射极后（SS /n-a-Si/i/p-a-Si/ITO），电池效率由6.23%下降到5.19%，这可能归因于背反射极对电池的电流密度和填充因子影响很大，进而影响电池的效率。该结论对于制作非晶/微晶叠层电池对光的吸收，同样有重要的意义。