凝聚态光谱在硅太阳能电池中的应用

【摘要】： 利用太阳能电池发电是解决能源问题和环境问题的重要途径之一。目前,80%以上的太阳能电池是由晶体硅材料制备而成的,制备高效率低成本的硅太阳能电池对于大规模利用太阳能发电有着十分重要的意义。而其中一个有效的工序就是在硅太阳能电池上沉积氢化非晶氮化硅(a-SiN_x:H)薄膜作为其减反膜。应用凝聚态光谱手段来研究硅衬底和减反膜的物理性质是非常重要的实验手段。 基于态密度和载流子-声子相互作用的带尾态理论,我们改进了吸收系数模型,并结合光学透射谱研究了硅衬底的乌尔巴赫(Urbach)带尾性质;我们很好地解释了形成带尾的原因,并且分析了多晶硅中带尾参数和缺陷浓度之间的关系。通常a-SiN_x:H薄膜是长在硅衬底上的,它的光学常数(折射率、吸收/消光系数、光学带隙以及Urbach带尾)一般不能够用实验方法直接测量得到,必须依赖于其他方法进行分析提取。在考虑衬底吸收的情况下,我们提出了基于空气/薄膜/衬底/空气的四层介质模型的反射光谱公式;结合该反射谱公式,我们比较了Adachi模型、Forouhi-Bloomer模型和Tauc-Lorentz模型的内在特点,并提出了一个包含Urbach带尾在内的Tauc-Lorentz-Urbach (TLU)模型。TLU模型不仅克服了前三个模型的缺点,还能同时获得上述的众多光学常数信 【关键词】：氢化非晶氮化硅 光学性质 介质函数模型 乌尔巴赫带尾 红外吸收 光致发光
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TM914
【目录】：

• 中文摘要5-7
• 英文摘要7-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 研究背景和现状11-15
• 1.2 本文的主要工作15-17
• 参考文献17-19
• 第二章 氢化非晶氮化硅薄膜的制备和表征19-31
• 2.1 a-SiN_x:H 的制备方法19-21
• 2.2 a-SiN_x:H 的物性表征分析方法21-30
• 参考文献30-31
• 第三章 硅太阳能电池的光学常数31-70
• 3.1 半导体光学常数的提取方法31-44
• 3.1.1 直接法33-36
• 3.1.2 间接法36-44
• 3.2 经验公式法提取硅衬底的光学带尾性质44-55
• 3.2.1 半导体的间接能带间的跃迁—带间间接跃迁45-47
• 3.2.2 能带带尾之间的跃迁—乌尔巴赫带尾效应47-49
• 3.2.3 模型的改进49-52
• 3.2.4 实验结果及讨论52-55
• 3.3 介电函数模型法提取a-SiN_x:H 薄膜的光学性质55-65
• 3.3.1 反射光谱的理论模型研究56-59
• 3.3.2 介电函数模型讨论59-65
• 3.4 本章小结65-67
• 参考文献67-70
• 第四章 氢化非晶氮化硅薄膜的红外吸收光谱70-85
• 4.1 原理简介70-72
• 4.2 a-SiN_x:H 薄膜的红外吸收光谱研究72-79
• 4.3 进一步讨论79-81
• 4.4 本章小结81-83
• 参考文献83-85
• 第五章 氢化非晶氮化硅薄膜的光致发光光谱85-94
• 5.1 原理简介85-88
• 5.2 a-SiN_x:H 薄膜的光致发光光谱研究88-93
• 参考文献93-94
• 第六章 总结94-97
• 6.1 本文的主要结论和创新点94-95
• 6.2 下一步的工作及展望95-97
• 致谢97-98
• 攻读学位期间发表的学术论文及获得的奖励98

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