相变域硅薄膜材料的光稳定性

王  岩; 韩晓艳; 任慧志; 侯国付; 郭群超; 朱  锋; 张德坤; 孙  建; 薛俊明; 赵  颖; 耿新华

doi:10.7498/aps.55.947

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摘要
采用RF-PECVD技术，通过改变反应气体的硅烷浓度制备了一系列不同晶化率不掺杂的硅薄膜材料，研究了工艺变化对材料结构的影响及材料光电特性同微结构的关系.随后进行了光衰退试验，在分析光照前后光电特性变化规律的基础上，认为材料中的非晶成分是导致材料光电特性衰退的主要原因.在靠近过渡区非晶一侧的硅材料比普通非晶硅稳定，衰退率较少；高晶化率微晶硅材料性能稳定，基本不存在光衰退；在靠近过渡区微晶一侧的硅材料虽然不是完全不衰退，但相比高晶化率硅材料来说更适合制备高效微晶硅电池.

关键词:
射频等离子体增强化学气相沉积 /

硅薄膜 /

Staebler-Wronski(SW)效应 /

稳定性
Abstract
Silicon thin films material with different crystalline ratio (Xc) have been deposited with varying silane content of source gases in the PECVD process. We have researched how hydrogen content affects the material and the relationship between micro-structure and optoelectronic properties. Light soaking experiment was then performed. By comparing the changes in the properties before and after irradiation, we conclude that the amorphous region is responsible to the degradation of the photoelectronic property. The mixed phase amorphous silicon degrades less and is more stable than component the common amorphous silicon. The highly crystallized silicon is stable against light soaking. The microcrystalline silicon near the threshold is not so stable as the highly crystallized one, but its optoelectronic property is more suitable than the others for making microcrystalline silicon solar cells.

Keywords:
PECVD /

silicon thin film /

SW effect /

stability
作者及机构信息
王岩¹,

韩晓艳²,

任慧志¹,

侯国付¹,

郭群超¹,

朱锋¹,

张德坤¹,

孙建¹,

薛俊明¹,

赵颖¹,

耿新华¹

(1)南开大学光电子薄膜器件与技术研究所，光电信息技术科学教育部重点实验室，光电子薄膜器件与技术天津市重点实验室，天津 300071; (2)南开大学光电子薄膜器件与技术研究所，光电信息技术科学教育部重点实验室，光电子薄膜器件与技术天津市重点实验室，天津 300071;河北工业大学材料科学与工程学院，天津 300130

基金项目: 国家重点基础研究发展规划(批准号：G2000028202，G2000028203)、科技部国际合作项目(批准号：2002DFG0051)、天津市国际合作项目(批准号：023100711)和天津市科技攻关项目(批准号：043186511)资助的课题.
Authors and contacts
Wang Yan¹,

Han Xiao-Yan²,

Ren Hui-Zhi¹,

Hou Guo-Fu¹,

Guo Qun-Chao¹,

Zhu Feng¹,

Zhang De-Kun¹,

Sun Jian¹,

Xue Jun-Ming¹,

Zhao Ying¹,

Geng Xin-Hua¹

(1)南开大学光电子薄膜器件与技术研究所，光电信息技术科学教育部重点实验室，光电子薄膜器件与技术天津市重点实验室，天津 300071; (2)南开大学光电子薄膜器件与技术研究所，光电信息技术科学教育部重点实验室，光电子薄膜器件与技术天津市重点实验室，天津 300071;河北工业大学材料科学与工程学院，天津 300130
参考文献

施引文献

[1]	闫雅婷, 张景研, 李斌旗, 朱志立, 谷锦华. 碱金属碘化物和氢碘酸共添加低温制备高稳定的CsPbI₃薄膜. 物理学报, 2021, 70(11): 118401. doi: 10.7498/aps.70.20201950
[2]	颜佳豪, 陈思璇, 杨建斌, 董敬敬. 吸收层离子掺杂提高有机无机杂化钙钛矿太阳能电池效率及稳定性. 物理学报, 2021, 70(20): 206801. doi: 10.7498/aps.70.20210836
[3]	唐娜, 杨雪滢, 宋琳, 张娟, 李晓霖, 周志坤, 石玉仁. 三体相互作用下准一维玻色-爱因斯坦凝聚体中的带隙孤子及其稳定性. 物理学报, 2020, 69(1): 010301. doi: 10.7498/aps.69.20191278
[4]	宋庆功, 王丽杰, 朱燕霞, 康建海, 顾威风, 王明超, 刘志锋. 硅和钇双掺杂对γ-TiAl基合金稳定性和抗氧化性的影响. 物理学报, 2019, 68(19): 196101. doi: 10.7498/aps.68.20190490
[5]	杨雪, 丁大军, 胡湛, 赵国明. 中性和阳离子丁酮团簇的结构及稳定性的理论研究. 物理学报, 2018, 67(3): 033601. doi: 10.7498/aps.67.20171862
[6]	李同锴, 徐征, 赵谡玲, 徐叙瑢, 薛俊明. 过渡区p型氢化硅氧薄膜结构和光电特性的研究. 物理学报, 2017, 66(19): 196801. doi: 10.7498/aps.66.196801
[7]	王超, 刘骋远, 胡元萍, 刘志宏, 马建峰. 社交网络中信息传播的稳定性研究. 物理学报, 2014, 63(18): 180501. doi: 10.7498/aps.63.180501
[8]	曹宇, 张建军, 严干贵, 倪牮, 李天微, 黄振华, 赵颖. 电极间距对μc-Si1-xGex：H薄膜结构特性的影响. 物理学报, 2014, 63(7): 076801. doi: 10.7498/aps.63.076801
[9]	李秀平, 王善进, 陈琼, 罗诗裕. 参数激励与晶体摆动场辐射的稳定性. 物理学报, 2013, 62(22): 224102. doi: 10.7498/aps.62.224102
[10]	刘震, 王玉晓, 宋瑛林, 张学如. 纳米表面二维周期半圆凹槽增强硅薄膜太阳能电池光吸收. 物理学报, 2013, 62(16): 167801. doi: 10.7498/aps.62.167801
[11]	王参军, 李江城, 梅冬成. 噪声对集合种群稳定性的影响. 物理学报, 2012, 61(12): 120506. doi: 10.7498/aps.61.120506
[12]	张娟, 周志刚, 石玉仁, 杨红娟, 段文山. 修正KP方程及其孤波解的稳定性. 物理学报, 2012, 61(13): 130401. doi: 10.7498/aps.61.130401
[13]	宋健, 李锋, 邓开明, 肖传云, 阚二军, 陆瑞锋, 吴海平. 单层硅Si6H4Ph2的稳定性和电子结构密度泛函研究. 物理学报, 2012, 61(24): 246801. doi: 10.7498/aps.61.246801
[14]	仲生仁. 尘埃等离子体中非线性波的叠加效应及稳定性问题. 物理学报, 2010, 59(4): 2178-2181. doi: 10.7498/aps.59.2178
[15]	陈立宝, 虞红春, 许春梅, 王太宏. 离子束辅助沉积硅薄膜负极材料的研究. 物理学报, 2009, 58(7): 5029-5034. doi: 10.7498/aps.58.5029
[16]	欧阳玉, 彭景翠, 王慧, 易双萍. 碳纳米管的稳定性研究. 物理学报, 2008, 57(1): 615-620. doi: 10.7498/aps.57.615
[17]	杨建宋, 李宝兴. 砷化镓离子团簇的稳定性研究. 物理学报, 2006, 55(12): 6562-6569. doi: 10.7498/aps.55.6562
[18]	李娟, 吴春亚, 赵淑云, 刘建平, 孟志国, 熊绍珍, 张芳. 微晶硅薄膜晶体管稳定性研究. 物理学报, 2006, 55(12): 6612-6616. doi: 10.7498/aps.55.6612
[19]	张凯, 冯俊. 相对论Birkhoff系统的对称性与稳定性. 物理学报, 2005, 54(7): 2985-2989. doi: 10.7498/aps.54.2985
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相变域硅薄膜材料的光稳定性

1. (1)南开大学光电子薄膜器件与技术研究所，光电信息技术科学教育部重点实验室，光电子薄膜器件与技术天津市重点实验室，天津 300071; (2)南开大学光电子薄膜器件与技术研究所，光电信息技术科学教育部重点实验室，光电子薄膜器件与技术天津市重点实验室，天津 300071;河北工业大学材料科学与工程学院，天津 300130

基金项目: 国家重点基础研究发展规划(批准号：G2000028202，G2000028203)、科技部国际合作项目(批准号：2002DFG0051)、天津市国际合作项目(批准号：023100711)和天津市科技攻关项目(批准号：043186511)资助的课题.

收稿日期: 2005-04-28

修回日期: 2005-06-06

刊出日期: 2006-01-05

摘要: 采用RF-PECVD技术，通过改变反应气体的硅烷浓度制备了一系列不同晶化率不掺杂的硅薄膜材料，研究了工艺变化对材料结构的影响及材料光电特性同微结构的关系.随后进行了光衰退试验，在分析光照前后光电特性变化规律的基础上，认为材料中的非晶成分是导致材料光电特性衰退的主要原因.在靠近过渡区非晶一侧的硅材料比普通非晶硅稳定，衰退率较少；高晶化率微晶硅材料性能稳定，基本不存在光衰退；在靠近过渡区微晶一侧的硅材料虽然不是完全不衰退，但相比高晶化率硅材料来说更适合制备高效微晶硅电池.

关键词:

Stability of mixed phase silicon thin film material under light soaking

1.
(1)南开大学光电子薄膜器件与技术研究所，光电信息技术科学教育部重点实验室，光电子薄膜器件与技术天津市重点实验室，天津 300071; (2)南开大学光电子薄膜器件与技术研究所，光电信息技术科学教育部重点实验室，光电子薄膜器件与技术天津市重点实验室，天津 300071;河北工业大学材料科学与工程学院，天津 300130

Received Date: 28 April 2005

Accepted Date: 06 June 2005

Published Online: 05 January 2006

Abstract: Silicon thin films material with different crystalline ratio (Xc) have been deposited with varying silane content of source gases in the PECVD process. We have researched how hydrogen content affects the material and the relationship between micro-structure and optoelectronic properties. Light soaking experiment was then performed. By comparing the changes in the properties before and after irradiation, we conclude that the amorphous region is responsible to the degradation of the photoelectronic property. The mixed phase amorphous silicon degrades less and is more stable than component the common amorphous silicon. The highly crystallized silicon is stable against light soaking. The microcrystalline silicon near the threshold is not so stable as the highly crystallized one, but its optoelectronic property is more suitable than the others for making microcrystalline silicon solar cells.

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