具有折射率渐变特征的硅碳窗口层薄膜和制备方法及应用

摘要

一种具有折射率渐变特征的硅碳窗口层薄膜和制备方法及应用，所述薄膜碳含量为30‑80%，靠近本征层处采用低辉光功率密度，随着薄膜厚度的增加，辉光功率密度按照公式：P(t)=P₀+A•t逐渐上升，其中P为辉光功率，P₀为初始功率密度，A为线性变化速率，t为辉光时间，最终实现折射率纵向渐进式变化，折射率在400 nm波长处变化范围为2.8‑2.2；该折射率渐变特征的硅碳窗口层薄膜用于硅基薄膜太阳电池。本发明的优点是：该材料光学带隙可达2.0~3.7 eV，电导率可达0.1~5.0 Ω•cm，同时有效减少窗口层光学损失，从而显著提高太阳电池的填充因子、开路电压和短波响应，最终提高了光电转换效率。

主权项

一种具有折射率渐变特征的硅碳窗口层薄膜的制备方法，其特征在于：将在衬底上依次叠加有金属背电极、透明导电背电极、n型硅基薄膜和本征硅基薄膜的待处理样品放入高真空沉积设备中，待处理样品表面温度为100‑150℃，真空度不低于10^‑5Pa，通入反应气体，反应气源为硅烷、硼烷、氢气和甲烷的混合气体，其中氢气占气体体积流量的百分比为98‑99％，硅烷占气体体积流量的百分比为0.5‑1％，硼烷占气体体积流量的百分比0.1‑0.2％，甲烷占气体体积流量的百分比0.5‑1％，辉光功率密度为10‑50mW/cm²，首先在10‑20mW/cm²功率密度下开始沉积薄膜，随着沉积薄膜厚度的增加，辉光功率密度按照公式：P(t)＝P₀+A·t逐渐上升至30‑50mW/cm²，其中P为辉光功率密度，P₀为初始功率密度，A为线性变化速率，t为辉光时间，最终实现具有折射率渐变特征的p型硅碳窗口层薄膜，所述硅碳窗口层薄膜的碳含量为30‑80％，折射率在薄膜纵向渐进式变化，在400nm波长处变化范围为2.2‑2.8，厚度为20‑50nm。