非晶硅薄膜太陽能電池材料PECVD關鍵技術研究.pdf

1、等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)是制備非晶硅太陽能電池a-Si∶H薄膜材料應用最廣泛的技術。非晶硅材料在可見光內有較高的吸收系數，原材料來源廣泛，可實現低成本的大面積薄膜沉積，使之具有有廣闊的應用前景。然而沉積高質量的非晶硅薄膜材料對PECVD設備技術性能要求很高，其中關鍵技術包括系統的反應室內電場、溫度場、氣流場以及輔助磁場的分布。
　　 本文采用計算機數值模擬的方法對PECVD的關鍵技術逐項做了分析，首先建立平板電極模

2、型，研究了電源頻率，接入點及電極尺寸對電場分布的影響；然后對整體加熱和基片底座加熱兩種溫度場及“極板噴淋”和“穿堂風”兩種進氣方式的氣流分布模擬計算；
　　 結果表明射頻電源頻率越高，電極面積越大電場非均勻性也越大；整體加熱基片表面溫度很均勻，基片座加熱方式在邊緣處溫度有所下降。
　　 “極板噴淋”布氣方式，中心處壓力高，邊緣處壓力低；氣體流速則是中心處流速小，邊緣流速大。隨著進氣流量的增加基片表面壓力分布和氣流速度的不

3、均勻性呈線性增加；“穿堂風”進氣方式，電極板區間壓力梯度從進氣口指向出氣口線性減小，氣流速度整體較均勻波動小。
　　 對輔助PECVD的均勻磁場和磁鏡場模擬分析，優化設計了螺線管的纏繞方式，得到了均勻磁場。并討論了磁鏡場磁鏡比的調節方式，獲得了這兩種磁場分布規律。
　　 通過各場量分布特性的研究，提出PECVD主要設計方案：室壁整體加熱，選用13.56MHz射頻電源，加裝無側邊屏蔽罩的極板噴淋進氣方式，極板間距40mm左

4、右，能夠獲得較好的綜合性能參數。
　　 其研究結果為制備a-Si∶H薄膜材料的PECVD技術應用提供了理論依據。
　　 等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)是制備非晶硅太陽能電池a-Si∶H薄膜材料應用最廣泛的技術。非晶硅材料在可見光內有較高的吸收系數，原材料來源廣泛，可實現低成本的大面積薄膜沉積，使之具有有廣闊的應用前景。然而沉積高質量的非晶硅薄膜材料對PECVD設備技術性能要求很高，其中關鍵技術包括系統的反應室內電

5、場、溫度場、氣流場以及輔助磁場的分布。
　　 本文采用計算機數值模擬的方法對PECVD的關鍵技術逐項做了分析，首先建立平板電極模型，研究了電源頻率，接入點及電極尺寸對電場分布的影響；然后對整體加熱和基片底座加熱兩種溫度場及“極板噴淋”和“穿堂風”兩種進氣方式的氣流分布模擬計算；
　　 結果表明射頻電源頻率越高，電極面積越大電場非均勻性也越大；整體加熱基片表面溫度很均勻，基片座加熱方式在邊緣處溫度有所下降。
　　

6、“極板噴淋”布氣方式，中心處壓力高，邊緣處壓力低；氣體流速則是中心處流速小，邊緣流速大。隨著進氣流量的增加基片表面壓力分布和氣流速度的不均勻性呈線性增加；“穿堂風”進氣方式，電極板區間壓力梯度從進氣口指向出氣口線性減小，氣流速度整體較均勻波動小。
　　 對輔助PECVD的均勻磁場和磁鏡場模擬分析，優化設計了螺線管的纏繞方式，得到了均勻磁場。并討論了磁鏡場磁鏡比的調節方式，獲得了這兩種磁場分布規律。
　　 通過各場量分布特