马小凤王懿喆周呈悦

a-Si∶H/SiO2多量子阱材料制备及其光学性能和微结构研究*

马小凤王懿喆 周呈悦

(上海太阳能电池研究与发展中心，上海201201)
(2010年8月19日收到;2010年9月19日收到修改稿)

利用等离子体增强化学气相沉积技术制备了a-Si∶H/SiO2多量子阱结构材料．对a-Si∶H/SiO2多量子阱样品分别进行了3种不同的热处理，其中样品经1100℃高温退火可获得尺寸可控的nc-Si:H/SiO2量子点超晶格结构，其尺寸与非晶硅子层厚度相当．比较了a-Si∶H/SiO2多量子阱材料与相同制备工艺条件下a-Si∶H材料的吸收系数，在紫外/可见短波段前者的吸收系数明显增大，光学吸收边蓝移，说明该材料具有明显的量子尺寸效应，验证了采用a-Si∶H/SiO2多量子阱结构来提高太阳能电池光电转换效率的可行性．另外，尺寸可控的nc-Si:H/SiO2量子点超晶格结构的形成，为纳米硅新结构太阳能电池的研究和制备奠定了基础．

多量子阱，量子限制效应，光学吸收，能带结构

PACS:81.07.St，73.63.Hs，78.20.Ci，71.20.Mq

1.引言

近年来，随着太阳能光伏行业的日益繁荣，在不断追求太阳电池更高能量转换效率的同时，人们将眼光由传统的晶体硅电池转向了纳米硅新结构电池方向．早期主要应用于光致发光领域［1—3］的a-Si∶H/SiO2和nc-Si:H/SiO2多量子阱超晶格材料近年来也受到了太阳能光伏行业的重视［4］．夏建白等［5］利用赝势同质结模型方法得到了a-Si∶H/SiO2多量子阱中硅层的能带结构，理论表明，a-Si∶H/ SiO2多量子阱中硅层(阱层)的电子和空穴都受到很强的量子限制效应，可以改变材料的有效禁带宽度，并且可通过改变硅量子阱厚……