刘青松 万尤宝 杨培志 张建新

摘 要：硅量子点薄膜太阳电池是当前大力发展的第三代太阳电池之一，这种电池的制作工艺特别是制造温度参数等还不成熟，为了研究该薄膜的合适制备温度，在PEVCD系统中于n-硅衬底上制备了-Si量子点薄膜，对薄膜进行了快速光热退火，用x-射线和Raman光谱分析了薄膜中硅量子点尺寸和晶态百分比与退火温度的关系。结果表明：薄膜500 ℃ 以下的x-射线谱中出现大量的杂峰，Raman光谱分析获得的晶态百分比低，表明薄膜中硅烷分裂反应尚未完全完成，存在着中间体SiHx，薄膜结构不完整；在500 ℃—800 ℃的 x-射线谱中杂峰基本消失，薄膜中反应中间体消失，也没有发现衬底硅（400）衍射峰，薄膜x-射线衍射峰强度在（111）方向增强，其中在800 ℃薄膜中晶态百分比明显提高，平均晶粒尺寸降低，表明薄膜结构完整，故薄膜合适退火温度为800 ℃附近。这种退火参数的确定对-Si量子点薄膜的批量化生长工艺参数的建立有益。

关键词：薄膜；硅量子点；快速光热退火；x-射线；Raman光谱

中图分类号：047 文献标识码：A

引言

硅基太阳电池因硅纳米材料兼具光学带隙灵活可调、光学吸收增强、多激子效应明显等优点，又继承了硅材料地壳储量充足、性质良好无毒、天然保护层易形成、光照无衰减、技术储备丰富、硅基薄膜能采用常规薄膜沉积技术进行规模化制备 [1，2]等优势，符合第三代高效太阳电池[3-4]对材料要求。同时硅基太阳电池量子效应突出[5-6]：（1）量子尺寸效应：小尺寸量子点吸收较短波长太阳光，大尺寸量子点吸收较长波长太阳光，量子点的光吸收特征波长随量子点尺寸变化而变化，有利于实现对太阳光广谱吸收；……