微晶硅锗薄膜作为近红外光吸收层在硅基薄膜太阳电池中的应用

锗太阳能电池的原理与应用一、引言太阳能作为一种清洁、可再生的能源形式，在近年来得到了广泛的关注和应用。

然而，传统的太阳能电池存在着能量转换效率低和制造成本高的问题。

为了克服这些问题，锗太阳能电池作为一种新型的太阳能电池技术被提出，并在能源领域引起了极大的关注。

二、锗太阳能电池的原理锗太阳能电池利用锗半导体材料的特性来将太阳能光子转化为电能。

锗是一种具有良好光电转换性能的材料，具有较高的光吸收系数和较小的电子亲和能，可以实现高效的电子载流子的分离和传输。

锗太阳能电池的基本结构包括p型锗材料和n型锗材料之间的p-n结和表面的金属电极。

当太阳光照射到锗太阳能电池上时，光子被吸收，导致锗材料中的电子受激跃迁到导带，形成电子-空穴对。

在电场的作用下，电子和空穴将分别向p区和n区运动，并在界面处产生电流。

通过金属电极引出，电流就可以被外部负载利用。

三、锗太阳能电池的优势与传统的硅太阳能电池相比，锗太阳能电池具有以下优势：1.较高的光吸收系数：锗材料对太阳光的吸收能力更强，能够将更多的光子转化为电能；2.较高的光电转换效率：由于锗材料具有优异的光电转换性能，锗太阳能电池的光电转换效率较高，可以实现更高的能量转换效率；3.宽波段响应：相比硅太阳能电池，锗太阳能电池对光的波长范围响应更宽，使得在不同光谱范围内都能够进行高效的能量转换；4.抗辐照性能强：锗材料具有较高的抗辐照能力，可以在高辐射环境下工作，适用于宇航和卫星应用等特殊环境。

四、锗太阳能电池的应用前景锗太阳能电池具有广阔的应用前景，特别是在需要高效能量转换的场景下，如：1.太空探索：由于锗太阳能电池具有较高的抗辐照性能，可以在太空环境中提供可靠的能源供应；2.科学研究：锗太阳能电池的高光电转换效率可以用于光谱分析和科学实验中的能源供应，为科学研究提供更可靠的动力支持；3.军事应用：锗太阳能电池适用于军事领域的能源供应，如远程监视、无人机等；4.移动电源：由于锗太阳能电池具有较小的重量和体积，可以作为便携式充电设备的电源。

微晶硅薄膜太阳电池关键技术的研究与模拟的开题报告一、课题背景和意义太阳能电池是一种将光能转化为电能的器件，其应用已经涉及到了生活的方方面面。

对于太阳能电池而言，提高其光电转换效率是提升其实际利用价值的有效手段。

微晶硅薄膜太阳电池在光电转换效率、制造成本等方面具备优势，因此是目前研究较为活跃的太阳能电池类型之一。

针对微晶硅薄膜太阳电池的制造工艺和关键技术进行研究是提高其光电转换效率的基础。

在科学研究中，常常会利用计算机进行建模和模拟，研究形成该结构的关键因素，进而确定如何实现最佳性能。

本文旨在研究微晶硅薄膜太阳电池的关键制造工艺和技术，通过数值模拟对其光电转换性能进行分析，为其实际应用提供理论依据和技术支持。

二、研究内容和方法1. 研究目标：（1）理解微晶硅薄膜太阳电池的制造原理和关键技术；（2）研究微晶硅材料的光学性质，并建立光学模型；（3）使用有限元方法对微晶硅材料的电学性质进行建模；（4）结合微晶硅材料的光学和电学性质，建立微晶硅薄膜太阳电池的模型；（5）利用该模型对微晶硅薄膜太阳电池的光电转换性能进行分析。

2. 研究方法：（1）文献调研：对微晶硅薄膜太阳电池的制造原理和关键技术进行综述，并对目前已有的研究成果进行梳理；（2）光学建模：使用光学软件对微晶硅材料的光学特性进行建模；（3）电学建模：采用有限元分析软件对微晶硅材料的电学性质进行建模；（4）模型建立：结合微晶硅材料的光学和电学模型，建立微晶硅薄膜太阳电池的模型；（5）性能分析：利用该模型对微晶硅薄膜太阳电池的光电转换性能进行分析，包括光吸收率、光电转换效率等指标，并对其优化方法进行讨论。

三、预期成果本研究将通过对微晶硅薄膜太阳电池的制造工艺和关键技术进行分析，建立微晶硅薄膜太阳电池模型，通过数值模拟对其光电转换性能进行分析，进一步了解微晶硅薄膜太阳电池的特性，为其在实际应用中提高光电转换效率提供技术支持。

预期成果包括：（1）建立微晶硅薄膜太阳电池光学和电学模型；（2）对微晶硅薄膜太阳电池的光学和电学性能进行建模和分析；（3）提出微晶硅薄膜太阳电池的优化策略，为其实际应用提供技术支持。

锗在空间太阳能电池中的应用胡国元韩兆忠北京有色金属研究总院,北京,100088)摘要：用锗作为衬底制作的GaAs/Ge太阳舱电池,其性能与G.As/GaA,电池接近,机械强度更高,单片电池面积更大.在空间应用环境下,杭辐封闺值比硅电池高,性能衰退小,其应用成本接近于同样功率的硅电池板,已应用于各型军用卫星和部分商业卫星中,逐步成为主要的空间电源。

关键词：锗太阳能电池应用1引言经过40多年的发展,太阳能电池已被证明是各类航天器的非常有效的电源,研究和应用较多的有Si, GaAs, GaAs多结,I.P,CIS(C.InSe2)和CdTe电池.直到8.年代,硅太阳能电池因其技术成熟,性能稳定,一直是主要的空间电源.通过IBM最初的尝试和休斯公司,林肯实验室等的努力,人们逐渐认识到GaAs太阳能电池是空间电源的新的发展方向.从80年代初开始,美国空军资助的MANTECH计划和应用太阳能公司的研究表明,GaAs太阳能电池具有良好的应用特性W进步的研究证明了在Ge衬底上异质外延GaAs制成的GaAs/Ge电池具备同样的特性.InP电池具有优秀的抗辐射能力,但目前制造成本太高.CIS和CdTe薄膜电池转换效率低,仅用于一些特殊要求的电池板.Si电池技术继续发展,转换效率达15纬甚至接近18%,但其抗辐射能力差使其应用受限,Si电池将更多地应用于低温低照度条件.n GaAs or Gs 2 GaAs/Ge电池的结构GaAs太阳能电池的结构如图I所示[z],主要包含GaAs缓冲层,n型GaAs基极,P型GaAs发射极和AIG.A.窗口,衬底采用GaAs或Ge片.电池的制备方法早期多采用液相外延.现在基本上采用MOCVD法,亦称为MOVPE方法.因为锗比砷化稼机械强度高,解理性小,又易得到大尺寸的高质量单晶,用锗取代砷化稼作为太阳电池的衬底,可以生产出较薄的衬底片,减轻电池重量,降低生产成本,增大单片电池面积,目前已大量应用.BACK CONTACT一一图I GaAs太阳电池结构Fig I GaAs solar cell structure锗衬底片选择偏向1-60的(100)锗单晶,厚度一般为200.m,电阻率..005^-0. 4D cm,晶格完整性尽可能好.在Ge衬底上进行GaA,异质外延有两个主要问题,一是晶格缺陷,另一个是反相畴.衬底晶向的偏离可以避免进行GaAs异质外延过w中出现反相畴现象(APBs),同时减轻由于晶格常数差异引起的外延层中的缺陷,抑制Ga的反扩散C2-q.在CVD异质外延中采用负压大流量工艺和合适的m/V比有助于抑制外延层中位错和层错的产生,冷却速度也对位错密度产生影响Cs-tl.用等离子氢饨化处理衬底可以降低位错活性,减轻其对太阳电池性能的影响[s.7Bongers等人尝试在锗衬底上外延InGaAs作为对GaAs晶格失配的过度层.of,在外延层上位错密度与衬底相比保持不变.双结和三结电池的结构示意图见图2,底层电池的禁带宽度较窄,能吸收较长波长的光,从而提高电池效率.在电池级间采用重摇杂的隧道结进行欧姆接触,可以避免产生整流效应.3 GaAs/Ge电池与硅电池的性能比较1991年以前生产的GaAs电池尺寸为8c.2,以后电池的尺寸逐渐增大到16c.', 36c.',现在可生产50.60cm2的GaAs/Ge电池,厚度减小到200140mm,只有其它半导体器件衬底厚度的一半.电池转换效率从1985年的17%增加到"写(AMO,25"C),比硅太阳电池效率高20肠-25%,而且输出《功能材料》增刊1998 10功率随温度增加而减小的幅度只是硅电池的一半.虽发射成本,则选择GaAs太阳能电池更加经济.表1然GaAs/Ge电池的成本是硅电池的8.8倍,重量是对1M (EOL )G.As/Ge电池与硅电池制造和应用过硅电池的2倍,但制作同样功率的空间太阳能电他程中的各项指数作一比较,表中未考虑电池板面积减板,GaAs电池板的面积比硅的小35纬,重量减少小导致发射成本的减少27吓,而电池板制造成本仅增加16%[11'.如果考虑到表1 1kW (EOL)Si,GaAs电池板比较Table 1 Comparison of 1kW (EOL) Si, GaAs/Ge solar panels电池类型2 X 4crn'单片电池重量9/Ml单片电池成本$ /cell电池数重电池板面积 m2ftkg功率 kW(EOL)电池板成本$M发封到LEO轨遗成本$M发射到GEO软道成本$MSiGaAs/Ge:.:::1513312400810011.667. 63::.:::;一:::.::::.:::OAR coaun口一一mj日科51:二n"AIInP".日日】们PP.C日.PP峨fi.aT P沁"G.M咐+.G日户吕a " GaInPn 〔a八sP"GaAap 右.I.PGe or GaAs Sub心.日臼a口r-ee一们与.,司n"AIIrP一n"GaInppC创nPPPIR,aSnPP-"GaAsn"+" Ga户,n- Galnpn . G.A.p.勺r p.冗而护气0日Ae护}"G目月,n"AIGaA!n.白P,心.匆b为d几n叫Metal-Wt图2多结GaAs电池结构;T意图Fig 3 Cross-section of multijunction GaAs cell为了进一步提高转换效率,美国再生能源实验室(National Renewable Energy Laboratory)等单位研制了多结电池,双结GaInP"/GaAs/Ge电池效率已达到24. 2 0 o (AMO, 28 "C ).三结电池的转换效率可达26. 5%. 1993年,R.. Venkatasubramanian等人第一次用成本较低的光学级锗多晶作衬底研制的GaAs/Ge电池,转换效率也达到了15.8%(AML 5,25"C)t" ).空间太阳能电池的耐辐射能力对保证航天器顺利完成任务起着至关重要的作用,GaAs/Ge太阳电池抗空间粒子辐射的能力明显高于硅太阳能电池W7.二者受辐射引起性能衰退的机理都是因辐射造成晶格畸变导致少子寿命(扩散长度)缩短,从而使效率降低,GaAs和Ge的抗辐射闽值较硅高,其受外层空间辐射引起的性能衰退比硅要小.1991年发射的U-oSAT一5小卫星(770km, 980偏角),稳定运行三年多以后,高效硅太阳能电池(BOL,15. 5沁)和GaAs/Ge太阳电池(BOL,18. 5%)输出功率的变化见图护火空间辐射换算为1Mev当量电子照射的影响).19"年月31日发射的欧洲"尤里卡"航天器,其上搭载的ASGA项目提供了在低轨道GaAs太阳电池工作性能的极有价值的结果,表2为电池板各项参数的比较Rs7,在291夭全部实验过程中无一电池失效,所有电池板性能退化情况可忽略,GaAs/Ge电池显示出较高的工作温度.表2 GaA,电池空间运行一年前后性能比较Table 2 Comparison of GaAs cells(pre- and post- 1 year flight) 电池厚度拜ITI发射前(1992. 3)回收后(1993.9)A第1.天B第291天B/A(1.(.A)Vc(mV)效率(%)(Isc(mA)v沈(mV)效率(%)孵(mw)xh*仁m认)MO-GaAs/GeMO-GaAsMO-GaAsMO-GaAsLPE-GaAsLPE-GaAs200300300300100300380398383361367376102710181004101099118.418.617.517.716.417.137939737835836337510131018984100298699418.118. 716.617.016. 317.42642732312642622702282620.9920.9890. 9870. 9921功能材料》增刊1998 10 |恤日日r!r'卜....... 一}一{{{}纵,「一,司币{}'粗I州凡11}\I!闷GaAs/Ge太阳电池是一种性能优良的空间用太阳能电池.表3近几年通讯卫星功率豁求Tab1e3CurrentlyP1annedcommunicationsatellite SystemS1日eV当盘电子流(e八砰)(a)高刀硅电池一}{1I,一}}},,.{"'卜率'!}}}丫,,1一,,一}{!l}{{l{}{IMev当t电子流(e/'mZ)(b)GaAs/Ge电池困3UoSAT一5电池功率变化Fig5PodegradationcurvesofUoSAT一scells1996年,休斯航天与通讯公司为Measat航天器应用,对GaAs/Ge电池特性进行评价,测定了辐射环境,温度,人射角对电池电性能参数的影响,并对电池反向耐压卷定性,光学和热学性能,机械强度和热循环性能进行测试,建立起完整的性能参数数据库[1e]. 名称卫星数童恶总功率雷求(BOL)(kw)年功率常求(kw)Iridium玩marsatGlobalstarAriesodyesseyEI!ipsoM一Sat弓6(+30)10(十2)4848121631030014141420103543710020060100100255510401020206104J总55.总:110Teledesic(器)70064001100山勺习哎,1哎1卜工N工让0韶砚,卜几川J曰砚李J喊一匕2一比0户,.E' 4GaAs/Ge太阳电池的应用GaAs/Ge太阳电池转换效率比硅太阳电池高2.%~25%,一个显著的优点就是卫星的电池板面积大大缩小(或者说同样面积电池板可获得更大的功率),电池板重量减轻,因此节省发射嫩料.电池板面积缩小可增加卫星舱拢带空间,对LEO轨道卫星来说,还惫味着减小拖曳力,从而减少星载火箭的燃料.过去几年中,随GaAs/Ge太阳电池用量的增加,电池的制造成本也降低到1991年的一半左右.90年代初,GaAs/Ge太阳电池就己应用于欧美国家的各型军用卫星,随后迅速扩展到商业用户中,需求量也急剧增加.表3列出了近几年通讯卫星对电源的需求[lj.1994年发射的两颗同步转移轨道〔GTO)卫星sTRVIA和STRvIB,主电源采用GaAs/Ge太阳电池和GaAs/GaA3太阳电池,并对35种不同类型的空间太阳电池进行检测和比较.1992年7月发射的Eu-RECA卫星,其搭载的ASGA项目就是对GaAs/Ge太阳电池和GaAs/GaA,太阳电池的性能进行评价,经过10个月6000多次热循环和SO0km高空LEO轨道辐射环境的考验,19卯年7月返回测试.证明了NASA小卫星技术启步计划(SSTD之一的改进型小卫星"CLARK',于1996年发射,星上有两块电池板主电池板采用5.smiJGaAs/Ge太阳电池,最小提供350W,37V(EOL)的直流电源,完全满足卫星工作需求,副电池板采用GaAs/Ge(116w,37v),多结电池(138w,a7v)和cls电池(>6ow)〔,7」.该星用反射板聚光系统,比常规的电池板减少韶%的太阳电池用量. 用于研究极光等离子物理的FAST卫星要求保持最小的等离子体扰动,同时要求足够的能源保证星上各种测量仪器的工作,该星应用电池表面贴装技术,使用Ts225片小于4cmZ的0.14mmGaAs/Ge太阳电池,保证了60~loow(34V)的功率[,8〕.将于1998年发射的EOSAM一1是Goddard航天飞行中心系列遥感卫星中的第一颗,它使用单电池板,要求在低地极轨道运行5年后电池板的功率保证skw(127V),拟采用0.14mmGaAs/Ge太阳电池制作的柔性太阳电池板[19〕.无人驾驶太阳能飞机随高度增加功率增大,无废气排放,巡航速度慢,特别适合于大气研究,如臭氧监测和天气预报,遥测,地图绘制等,军事上由于其体积小,不易被雷达探测,可用于敏感地区的情报收集.NASA路易丝研究中心研制的太阳能飞机采用264片6又6cmGaAs/Ge电池,地面测试功率可达12ow〔2妇.1996年12月肯尼迪太空中心发射的"火星探路者"于1997年7月4日在火星着陆,其携带的微型探《功能材料》增刊1995 10测小车"旅居者"(sojourner)装备多种谱分析仪对火星表面进行研究,并将数据传回地球,小车的能源包括一块太阳电池板和一组锉电池,作为主要能源的太阳能电池板位于小车顶部,由234片GaAs/Ge电池组成,面积0. 22m2,重量0.340kg,在火星中午时可提供16.5W的功率(在地球可提供45W功率,]SUN,/AMO).探测小车预计工作一个星期,实际工作了40多天.at Conference held in Florence, Italy, 1991,495-500 Yuan Li, et al. I of Crystal Growth,163(1996),195^-202Attolini G, et al. J Phys. D: Appl Phys. 1995,28.A12E --A132Both, N, et al. Thin Solid Film. 1995, 260(1),65^74 Frigeri C. et al. last Plays Cord Sec. 1994,135Burle N, et al. Inst P妙s Conf &,.1993,134,573Ringel Steven A, et al. U S. US5,571,3395结束语GaAs/Ge太阳能电池和G.As/GaAs太阳能电池同样具有高效率,杭辐照,长寿命,温度特性好的优点,而且由于锗衬底的强度高,可以获得更大,更薄的电池,大幅度提高功率比重量,降低成本和发射成本.目前,GaAs/G.已被定位为空间用太阳能电池的主要角色,并大批量生产.在此基础上的AIGaA.和GaIRP2多结电池也在继续发展,随其性能稳定和技术成熟,应用会更加广泛,对锗的需求量亦将迅速增加.我国从"东方红三号"卫星开始已经采用展开式太阳电池板技术,随着经济和技术的发展,各类卫星对太阳电池的需求将逐渐增加,以后发展的万瓦级大星由于受电池板贴片面积的制约,还有正在发展的小卫星系列都需要GaAs/Ge电池.我们应在提高电池用锗单晶质量的同时,加快我国外延用锗衬底和GaAs/Ge太阳能电池的研制进度.参考文献Ties P A,FHo,1962Bollani B. et al.24th IEEE PVSC, 1994, Vol 1 ,1957-Proceedings of the European Space Pow9 Ringel S A, et al. 24th IEEE PVSC, 1994. Vol I , 2204--220710 Bangers M M G, et al. Journal of Crystal Growth1996.162: 7^1411 Luther W. Slifer, Jr. 23rd IEEE PVSC, 1993, 1330--133212 Venkatasuhramanian V, et al. 23rd IEEE PVSC, 1993,691-69413 Weinherg 1,Swartz C K, Prow Of the Solar Cell HighEfficiency and Radiation Damage Cord. ,1979. 16114 Cross T A, et al. 24th IEEE PVSC. 1994, Vol. 1 ,1970-197715 FloreaC et, a1 .24th IEEE PVSC, 1994, V.1,,2076-208116 Brown, Mike R, et at. Prog Photovoltaic,, 1996,4(2),12917 Spence B R, Marks G W, 24th IEEE PVSC, 1994, Vol.I ,2018^-202118 Mark Kruer, 24th IEEE PVSC, 1994,Vo1. t ,1949^-195619 Herring, Michael I,et. al. Proc Intersoc Energy Con-vers Eng Conf. 1996,31st,56-6220 David A. Scheirran, et al, 24th IEEE PVSC, 1994,Vol. 1 ,2006-2009Applications of Germanium in Solar CellHu Guoyuan Han Zhaozhong(The General Research Institute for Non-ferrous Metals, Beijing,100088,China)ABSTRACT Using Germanium as its substrate, GaAs/Ge has as good performance as GaAs/GaAs cell, andhas higher strength and can get bigger area single pared with Si solar cells, GaAs/Gs solar cellshows better radiation resistance, lower performance degradation in spaceenvironment, close launch cost oreven cheaperpower.KEY WORDSGaAs/Ge solar cell has been widely applied in various satellites and is becoming the main spacegermanium, solar cell, application（本资料素材和资料部分来自网络，仅供参考。

硅基锗薄膜的红外吸收谱和电学特性温淑敏;赵春旺;王细军;李继军;侯清玉【摘要】为了解退火对硅基锗薄膜的质量、红外吸收、透射率和电学性质的影响,采用分子束外延方法用两步法在硅基上生长锗薄膜.将生长后的样品分成两部分,其中一部分进行了退火处理.对退火前后的样品用高分辨X射线双晶衍射仪测量了(400)晶面的X射线双晶衍射摇摆曲线,用傅里叶红外光谱仪测量了红外透射率和吸收谱,并用霍尔效应仪测量了退火前后样品的载流子浓度、迁移率、电阻率、电导率和霍尔系数.结果表明,退火后的薄膜质量明显提高.退火后大部分区域吸收增大,透射率明显减小,615～3 730 cm-1区间的透射率均比退火前降低了20％以上.退火后的体载流子浓度增大到退火前的23.26倍,迁移率增大到退火前的27.82倍.【期刊名称】《发光学报》【年(卷),期】2016(037)010【总页数】5页(P1177-1181)【关键词】硅基锗薄膜;红外吸收谱;载流子浓度;迁移率;电导率【作者】温淑敏;赵春旺;王细军;李继军;侯清玉【作者单位】内蒙古工业大学理学院,内蒙古呼和浩特010051;内蒙古工业大学理学院,内蒙古呼和浩特010051;上海海事大学文理学院,上海201306;乌兰察布广播电视台,内蒙古集宁012000;内蒙古工业大学理学院,内蒙古呼和浩特010051;内蒙古工业大学理学院,内蒙古呼和浩特010051【正文语种】中文【中图分类】O722;O484.4锗具有优异的物理、化学特性,是制造红外探测器、光导纤维、高速微电子器件、集成电路和热电设备的首选材料之一。

电阻率均匀的锗单晶材料在1～3 μm、3～5 μm、8～12 μm的红外波段对光有较高的透过率，可用作红外光学器件和棱镜[1]。

此外，半导体锗在常规光通信波段1.3～1.6 μm处的吸收特性优异，使其在光通信器件方面具有一定优势[2]。

锗的载流子迁移率大,利用锗材料的高载流子迁移率可获得更好的电学性能。

硅锗合金调研材料1锗的物化性质锗（Ge），原子序数为32，粉末状呈暗蓝色，结晶状为银白色脆金属，密度5.35 g/cm3，熔点937.4 o C，沸点2830 o C。

值得关注的是，锗具有良好的半导体性质，如电子迁移率和空穴迁移率等，因此对物理和电子学的发展有重要作用。

锗为稀有金属，化学性质稳定，常温下不与空气或水蒸汽作用，但在600 o C 至700 o C时很快生成二氧化锗。

锗与盐酸、稀硫酸不起作用，但溶解于热的浓硫酸以及硝酸和王水。

碱溶液与锗的作用很弱，但熔融的碱在空气中能使锗迅速溶解。

此外，锗与碳不起作用，所以在石墨坩埚中熔化时不会被碳所污染。

2硅锗合金近年来，随着国家光伏产业的发展，锗在太阳能电池方面的应用研究已成为热点之一。

其中，硅-锗合金对光具有高吸收系数，尤其能够有效增加对长波段光的吸收，因此可以使吸收层制作得很薄，这样载流子的传输距离更短更有利于收集，从而能够得到较高的填充因子，同时也减轻了光致衰减效应。

均匀的硅锗合金材料可采用区熔法、直拉法、粉末冶金法和化学气相沉积法制备。

其中，采用直拉技术拉制的高质量的硅锗合金单品由于没有边界散射效应，并且具有机械稳定性和均匀性好的优点而成为使用较多的材料之一。

3 硅锗合金在光伏领域的应用硅材料是太阳能电池领域的主要应用材料，包括单晶硅、多晶硅和薄膜非晶硅等。

其中单晶硅和多晶硅在太阳能光电材料中占主导地位，但是由于晶体硅材料的禁带宽度为1.12 eV，太阳能光电转换效率较低，并且在可见光范围内硅的光吸收系数远远低于其他太阳能材料，因此在制备晶体硅太阳能电池时，硅片的厚度需要在150-200μm 以上，才能有效地吸收太阳能。

另外，非晶硅薄膜电池存在光致衰退效应，导致其光电转化效率明显下降。

然而，锗硅合金因具有光吸收率高、禁带宽度可调和光谱响应范围可拓宽等优点，可以与现有光伏电池工艺技术完全兼容，比较容易实现高效率的目标。

3.1太阳能电池薄膜薄膜太阳能电池可采用单结或多结结构，其中单结结构因其稳定性差和效率低已较少采用，因此稳定性好、效率高的多结叠层太阳能电池成为薄膜太阳能电池的发展方向，并且目前多采用三结太阳能电池结构。

薄膜技术在光电器件制备中的应用研究在光电器件制备中，薄膜技术被广泛应用，并且逐渐成为光电器件制备的主要方法之一。

薄膜技术可以通过在基片表面制备各种不同材料的薄膜，从而实现对光电器件性能的调控和优化。

本文将探讨薄膜技术在光电器件制备中的应用研究，并重点介绍薄膜技术在太阳能电池、光电二极管和薄膜晶体管等器件中的应用。

太阳能电池是当前可再生能源领域的热点研究方向之一。

薄膜技术在太阳能电池的制备中具有重要作用。

其中，薄膜光伏技术可以通过制备不同材料的薄膜层，提高光电转换效率。

例如，硅薄膜太阳能电池利用非晶硅或微晶硅薄膜作为光电转换层，以提高太阳能电池的光吸收能力和电池效率。

此外，新型的薄膜太阳能电池如染料敏化太阳能电池和钙钛矿太阳能电池，也在薄膜技术的支持下取得了显著进展。

另一个光电器件中广泛应用薄膜技术的领域是光电二极管。

光电二极管可以通过控制材料和薄膜层的制备以及结构的设计，实现不同波长的光电转换。

例如，有机光电二极管利用有机分子材料制备薄膜层，具有低成本、柔性可弯曲等优点。

同时，使用不同的有机材料可以实现对光电二极管的光电性能进行调控。

此外，利用非晶硅或其他半导体材料制备的光电二极管也被广泛应用于显示技术、光通信等领域。

除此之外，薄膜技术在薄膜晶体管的制备中也发挥着重要的作用。

薄膜晶体管具有高场效应迁移率和快速开关速度等优点，可以应用于平面显示、光电传感器等领域。

其中，低温多晶硅薄膜晶体管（LTPS TFT）是一种非常有前景的技术。

其利用薄膜技术制备出高度晶化的低温多晶硅薄膜，从而实现了高效的电子输运性能和较快的晶体管开关速度。

光电器件制备中的薄膜技术不仅可以改善器件的光学性能和电学性能，还可以提高器件的热稳定性和可靠性。

此外，薄膜技术还可以实现对光电器件的结构和形态的调控，比如制备纳米级别的薄膜，实现对光学和电学性能的进一步优化。

例如，通过调控薄膜的厚度、材料、晶格结构等参数，可以实现对材料带隙、折射率和导电性等特性的调整。

薄膜太阳电池系列讲座(12)硅基薄膜太阳电池(四)张晓丹;赵颖;熊绍珍【摘要】图16为以等离子体内SiH3为生长前驱物模式的硅薄膜沉积示意图.rn 此模型中假设在SiH3离子落向衬底之前,表面将被H覆盖.首先SiH4在等离子体内与电子发生碰撞,(1)电子将自己的动能给予SiH4,使其分解成SiH3和H原子;(2) SiH3附着于衬底表面;(3) SiH3在表面覆盖有H的帮助下,在衬底表面运动以寻找合适的成键位置;(4)最后在能量最低处与表面硅的悬键键合生成表面Si层上的原子之一;(5)上式分解出的原子H或表面覆盖的H,反过来也可能与SiH3反应生成气态的硅烷而回到等离子体中去.【期刊名称】《太阳能》【年(卷),期】2012(000)009【总页数】4页(P9-12)【作者】张晓丹;赵颖;熊绍珍【作者单位】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【正文语种】中文图16为以等离子体内SiH3为生长前驱物模式的硅薄膜沉积示意图。

图16 以SiH3为生长前驱物硅层生长模式示意图此模型中假设在SiH3离子落向衬底之前，表面将被H覆盖。

首先SiH4在等离子体内与电子发生碰撞，(1)电子将自己的动能给予SiH4，使其分解成SiH3和H原子；(2)SiH3附着于衬底表面；(3)SiH3在表面覆盖有H的帮助下，在衬底表面运动以寻找合适的成键位置；(4)最后在能量最低处与表面硅的悬键键合生成表面Si 层上的原子之一；(5)上式分解出的原子H或表面覆盖的H，反过来也可能与SiH3反应生成气态的硅烷而回到等离子体中去。

H对刚生成的硅键有刻蚀作用。

那些附着于表面、尚未找到最佳位置的生长前驱物或已经键合的Si－Si键，因为能量较高常常为不稳定状态。

此时具有一定动能的H原子或H离子，会与之形成以下反应：该式为放热反应。

其释放的能量有利于生长前驱物SiH3在表面的迁移。