織構(gòu)ZnO:Al與p-μc-Si:H薄膜接觸特性的研究
用PECVD 法在不同織構(gòu)ZnO:Al 上沉積了p-μc- Si:H 薄膜，研究了不同織構(gòu)ZnO:Al 與p-μc- Si:H 薄膜的接觸特性，研究結(jié)果表明：在織構(gòu)后的ZnO:Al 上沉積的p-μc- Si:H 薄膜的晶化率均大于在未織構(gòu)的ZnO:Al 上沉積的p-μc- Si:H 薄膜，且織構(gòu)ZnO:Al 與p-μc- Si:H 薄膜的接觸電阻也均小于未織構(gòu)的，且織構(gòu)時(shí)間最佳點(diǎn)為15 s。
由于半導(dǎo)體材料的薄膜化能夠大幅度降低太陽電池的成本，薄膜太陽電池的研究已經(jīng)成為下一代光伏研究的關(guān)鍵[1~3]。硅薄膜太陽電池的研究是熱點(diǎn)，因?yàn)樽匀唤缰泄璞∧ぴ牧舷鄬?duì)豐富，而且硅薄膜太陽電池的制備技術(shù)也簡單，便于大面積連續(xù)、自動(dòng)化生產(chǎn)，有助于將來的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展[4~5]。在硅薄膜太陽電池的研究中，微晶硅薄膜太陽電池的研究已經(jīng)成為焦點(diǎn)，因?yàn)槲⒕Ч璞∧ぬ栯姵氐姆�(wěn)定性好，同非晶硅薄膜太陽電池組成疊層電池將充分地利用太陽光譜，提高電池的光電轉(zhuǎn)換效率[6~7]。
微晶硅薄膜電池通常采用的結(jié)構(gòu)glass/TCO/pin 或nip/TCO/Al 或Ag 背場[8]。其中ZnO 薄膜作為太陽電池的前后透明導(dǎo)電電極。ZnO 薄膜作為前電極的應(yīng)用要求：高透過率、低電阻率、絨面結(jié)構(gòu)和光學(xué)薄膜的增透性（一定的薄膜厚度）。ZnO 表面決定了TCO/p- Si 界面的面積和光學(xué)特性，極大地影響太陽電池的電學(xué)特性[9]，本文在不同織構(gòu)時(shí)間的ZnO :Al 薄膜上沉積p-μc- Si:H 薄膜，研究了不同織構(gòu)時(shí)間的ZnO:Al 薄膜與p-μc- Si:H 薄膜的接觸特性。
1、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及方法
本文用稀HF 酸對(duì)ZnO:Al 薄膜進(jìn)行織構(gòu)，織構(gòu)時(shí)間分別為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 法在它們上面沉積p-μc- Si:H 薄膜，研究表面粗糙度對(duì)接觸特性的影響。
實(shí)驗(yàn)中所有樣品都是在沈科儀生產(chǎn)的星型式高真空PECVD 系統(tǒng)中的P 室沉積的，真空室的本底真空為6.67×10- 5 Pa[11]。射頻電源激發(fā)頻率為13.56 MHz。反應(yīng)氣體為H2 稀釋的10%的硅烷，H2 稀釋的0.1%的硼烷和高純H2 的混合體。由于硼摻雜對(duì)p-μc- Si:H 薄膜有很大影響，從而對(duì)接觸電阻也有很大的影響，所以我們沉積了兩種不同摻雜的p-μc- Si:H 薄膜， 沉積條件分別為： 電極間距(d=2 cm)， 硅烷含量（SiH4%=1%），硼烷含量（B2H6%=0.1%），沉積溫度（T=150℃），氣體總流量（TF=236 sccm），反應(yīng)氣壓（P=133.3 Pa），沉積功率（PRF=50 W），沉積時(shí)間（t=1 h）； 電極間距(d=2 cm)， 硅烷含量（SiH4%=1%），硼烷含量（B2H6%=0.15%），沉積溫度（T=150℃），氣體總流量（TF=200 sccm），反應(yīng)氣壓（P=133.3 Pa），沉積功率（PRF = 50 W），沉積時(shí)間（t = 1 h）。
樣品的接觸特性用I- V 測試儀進(jìn)行了測量和分析，所用的儀器為美國吉時(shí)利公司生產(chǎn)的2182 A 納伏表和2400 恒流源。樣品的表面形貌用SEM 進(jìn)行了測量， 所用儀器為JSM- 6700F/INCA- ENERGY（日本電子）。樣品的晶化率用Raman 譜進(jìn)行了測量和分析，所用的儀器為Renishaw 2000。
4、結(jié)論
采用PECVD 技術(shù)，在不同織構(gòu)ZnO:Al 薄膜上沉積p-μc- Si:H 薄膜，測試結(jié)果分析表明：
�。�1）織構(gòu)后的ZnO:Al 上沉積的p-μc- Si:H 薄膜的晶化率均大于未織構(gòu)的ZnO:Al 上沉積的p-μc- Si:H 薄膜，可知絨面有利于p-μc- Si:H 薄膜的晶化， 織構(gòu)時(shí)間為15 s 的ZnO:Al 襯底上沉積的p-μc- Si:H 薄膜的晶化率較高；
�。�2） 織構(gòu)后的ZnO:Al 與p-μc- Si:H 的接觸電阻均小于未織構(gòu)的，織構(gòu)時(shí)間為15 s 的ZnO:Al 與p-μc- Si:H 接觸電阻也較低，說明織構(gòu)時(shí)間存在最佳點(diǎn)；
�。�3）增大硼摻雜濃度，在不同織構(gòu)ZnO:Al 襯底上沉積的p-μc- Si:H 薄膜的晶化率與輕摻雜的相比均下降，且接觸電阻均變大。
很多因素都會(huì)影響ZnO:Al/p-μc- Si:H 的接觸特性，它們之間應(yīng)存在一最佳匹配值，此結(jié)果還有待進(jìn)一步研究。
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