氮化硅薄膜制备技术及其在太阳能电池中的应用

1目录摘要························································································ABSTRACT·············································································第一章前言·········································································(1)1太阳能电池的发展前景······················································(1)1.1能源危机··································································(1)1.2可再生能源·······························································(1)2太阳能电池的发展趋势······················································(2)3氮化硅在太阳能电池上的作用·············································(3)3.1减反射作用·······························································(3)3.2钝化作用··································································(4)3.2.1钝化原理······························································(4)3.2.2氢钝化技术··························································(4)第二章氮化硅的常见制备方法·················································(5)4氮化硅薄膜的特性····························································(5)5薄膜的生长机理·······························································(5)6CVD法制备氮化硅薄膜·····················································(6)6.1常压热化学气相沉积（APTCVD）法······························(6)6.2低压热化学气相沉积（LPTCVD）法·······························(6)6.3块热化学气相沉积（RTCVD）法···································(6)6.4等离子体增强化学气相沉积（PECVD）法························(6)7物理气相沉积（PVD）法···················································(7)7.1离子束增强沉积（IBED）法·········································(7)7.2磁控反应溅射法·························································(7)第三章实验·········································································(8)8退火温度对样品光致发光特性的影响····································(8)参考文献············································································(9)2第四章总结与展望·······························································(10)致谢·················································································(10)3氮化硅薄膜制备技术及其在太阳能电池中的应用学生：张小龙指导教师：姜礼华（材料与化工学院）化学工程与工艺摘要：氮化硅薄膜是一种多功能材料，在许多领域有着广泛的应用。本课题主要综述氮化硅薄膜作为减反膜和钝化膜在太阳能电池中的应用，并总结其在太阳能电池应用中所采用的制备方法和制备技术。关键词：氮化硅薄膜；减反膜；钝化膜；太阳能电池；制备方法SiliconNitrideThinFilmsandTheirApplicationinSolarCellsStudent：zhangxiaolongTutor：jianglihua(CollegeofThreeGorgesUniversity,HubeiYichang)ChemicalEngineeringandTechnology)Abstract：Thesiliconnitridefilmisaversatilematerialinmanyareashasbeenwidelyused.Thispapermainlyreviewsthesiliconnitridefilmastheanti-reflectionfilmandthepassivationfilmusedinsolarcells,andsummarizetheirpreparationmethodsandpreparationtechniquesinsolarcellapplicationsused.Keywords：siliconnitridefilm;anti-reflectionfilm;apassivationfilm;solarcells;Preparationmethod4第一章前言1太阳能电池的发展前景1.1能源危机能源问题，环境问题是21世纪世界面临的两大主要问题。目前，全球75%的能源来源于煤炭，石油，天然气等传统石化资源。然而，这些资源都是不可再生资源。1997年由全球150多个国家签署的《京都协定书》要求各国改变能源利用方式，向新型可再生能源方向转变，以减少有害气体的排放，改变全球社会发展与能源资源短缺和环境污染严重的矛盾，实现人类社会的可持续发展。自从我国改革开放至今，在经济高速发展的带动下，我国已成为世界能源消耗大国，但是也是世界上生产能源最大的国家之一。预计2030年，中国的能源需求量将在30亿吨标准煤左右，同比2010年增加了近100%。按这样的需求量算，到2030年我国的能源供应远远不能满足能源的需求，将会出现很大的能源需求的缺口，严重制约了中国的经济发展。因此，要满足社会的发展，光靠传统的煤炭，石油等传统能源是非常不明智的，我们应该将目光放的更长远，可再生新能源将重新出现在人们的视线中，为了打破能源对全球社会发展的枷锁，维持人类社会的可持续发展，可再生新能源是人类的唯一选择。1.2可再生能源可再生能源指除常规化石能源和大中型水利发电、核裂变之外的太阳能、生物质能、风能、地热能及海洋能等。可再生能源不同于常规的化石能源，具有资源储藏量丰富、分布面积广泛、清洁、对环境基础不同产生污染、可不短再生、永续利用、适宜就地开发、非常有利于生态环境的良性循环和可持续发展等优势，世界各国对可再生的发展都日益重视。我国根据《可再生能源中长期发展规划》确定了我国可再生能源发展的中长期目标。有如下三点具体发展目标：一：充分利用水电、沼气、太阳能热利用和地热能等技术成熟、经济性好的可再生能源，加快推进风力发电、生物质发电、太阳能发电的产业化发展，逐步提高优质清洁可再生能源在能源结构中的比例，力争到2010年使可再生能源消费量达到能源消费总量的10％左右，到2020年达到15％左右。二：因地制宜利用可再生能源解决偏远地区无电人口的供电问题和农村生活燃料短缺问题，并使生态环境得到有效保护。按循环经济模式推行有机废弃物的能源化利用，基本消除有机废弃物造成的环境污染。三：积极推进可再生能源新技术的产业化发展，建立可再生能源技术创新体系，形成较完善的可再生能源产业体系。到2010年，基本实现以国内制造设备为主的装备能力。到2020年，形成以自有知识产权为主的国内可再生能源装备能力。相比于其他新能源的使用局限性，太阳能以其使用方便，无处不在的独特优势将成为未来人们的主要选择，并且将是解决传统能源使用过程中产生的温室效应和各种环境污染的主要途径，成为人类最理想的可再生新能源。丰富的太阳能将是人们取之不尽的能源，它不仅面积广，辐射量丰富，并且使用过程中不产生任何副产物，是真正的零排放清洁能源。光伏发电还具有很多的优点，它的发电原理就是利用其它的燃料等物质，并且在使用中也不产生任何有害物质，对环境不造成任何的污染，太阳光随处可得，不受地域限制，无燃料消耗，没有转动的机械部件，因此故障率很低，并且5维护便宜，不需要人值守，节省了用人资源，建设周期短，建设规模可以根据实际情况选择，并且可以与建筑形成完美的结合，这些优点都是传统发电和其他发电方式所不能比拟的，有更好的优越性。因此，太阳能电池的研制和技术改进越来越得到重视，可以从环境保护和人类能源需求两个方面看太阳能利用的经济性：一是太阳能能取之不尽、用之不竭，可以随时随地地取用；二是以目前的技术发展水平，太阳能利用不仅可能而且可行。太阳能必将在世界能源结构转换中担当重任，成为理想的替代能源。2太阳能电池的发展趋势随着人类社会的发展，能源需求不断增长，传统的煤、石油、天然气等传统能源将在近百年逐渐枯竭，同时燃烧化石燃料会释放大量2CO、2SO气体和灰尘，造成大气污染，进而引发温室效应。直至今日已经成为危害社会发展的隐形杀手。要真正解决环境问题和能源危机，关键是从根本上解决化石燃料带来的危害，寻求能够改变现有能源结构的可持续发展的可再生能源！据国际能源机构预测，全世界煤炭只能用220年，只有开采峰值于2012年，并将在30—60年后消耗尽。太阳能是取之不尽用之不竭的清洁能源，是一个纯物理的过程，没有任何排放，绿色环保，可以缓解能源危机，优化能源结构。人类能源结构将在本世纪发生根本改变，太阳能将成为最重要的能源。自1839年法国科学界比克丘勒发现光伏现象，1954年美国贝尔实验室的Pearson，ChaPinandFuller研制出世界上第一块硅太阳电池，获得4.5%的转换效率，从此揭开了太阳能开发利用的新篇章。最初，太阳电池被用于天空卫星和航天器，19958年美国的先锋一号人造卫星就是利用了太阳能电池作为电源，成为世界上第一个利用太阳能供电的卫星。空间电源的需求是太阳电池作为尖端技术，身价百倍。之后，太阳能电池开发利用技术发展很快，特别是70年代爆发的世界性的石油危机有力地促进了地面太阳能开发利用。太阳辐射能预计在100年里可保持近似恒定的辐射输出，据预测，2050年太阳能将在整能源结构中占据20%的比例，而到2100年这个比例将达到70%。显然，经过近半个世纪的努力，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。电力是当今人类生产、生活最通用的能源形式。光伏产生的是电力，与现代人类使用的电力相匹配。随着光伏产业的发展，原先独立电源式的能源应用得以稳定供应，同时逐步开发了进入更为广阔的城市用电能源市场。光伏发电可以并入电网，子啊用电高峰期时，为城市家庭补充生活用电，提供辅助能源。光伏发电