臺灣博碩士論文加值系統

　　本論文使用射頻13.56 MHz脈波調變電漿輔助化學氣相沉積 (Pulsed-PECVD)技術製作氫化非晶矽薄膜太陽電池，不同氣體有著不同的鍵解離能，適度地調整製程初期的氣體濃度，探討不同製程初期的氣體濃度對氫化非晶矽薄膜太陽電池之影響。
　　太陽電池p層的製作，以乙硼烷氣體做初期腔體內的濃度變化調整，實驗結果顯示，將乙硼烷在電漿激發前8秒通入，可以降低初期有過多硼原子解離，可提升太陽電池的填充因子。
　　太陽電池的i層的製作，以矽甲烷做初期腔體內濃度的調整，來增加氫氣分子的解離，填補矽分子可能形成的懸浮鍵，氫電漿也同時對p層表面做鈍化處理，增加矽薄膜的緻密度，降低在p/i介面間的缺陷；另外，調整氫氣初期的腔體濃度，改善p/i介面因氧原子摻入而導致缺陷增加，抑制矽-氧鍵結在p/i介面的形成，實驗結果顯示，i層製程初期，降低矽甲烷濃度，可以增加本質層的短波長光吸收，但因鍍率過慢，增加氧原子的摻入，p/i介面矽-氧鍵結的形成會導致太陽電池的填充因子和轉換效率下降。
　　綜觀上述結果p/i介面對氫化非晶矽太陽電池的填充因子和轉換效率有顯著的影響。有效控制p層的乙硼烷在TCO和p層介面的解離，和p/i介面i層初期矽薄膜的品質，可以改善太陽電池之填充因子和轉換效率。

In this thesis, 13.56 MHz plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) with pulse-wave modulation of RF plasma is used to fabricate the hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H) solar cells. The initial gas concentration is adjusted to control the dissociation of the gases in the plasma and its influence on the performance of solar cells is investigated.
The p-layer deposition is controlled by adjusted B2H6 initial-growth gas concentration. The results show that B2H6 flowed into the chamber before the plasma excitation 8 seconds can reduce excessive dissociation of boron atoms on the film surface.
The i-layer deposition is controlled by adjusted SiH4 initial-growth gas concentration to increase the dissociation of hydrogen molecules to passivate the dangling bond on the surface of p-layer, which can increase the density of silicon films and reduce the defects on p/i interface.
Adjust the initial-growth hydrogen gas concentration can reduce the defects due to oxygen atoms on the p/i interface. Reducing the initial-growth SiH4 gas concentration for i-layer deposition can increase the absorption of short-wavelength photons, but decrease the fill factor and conversion efficiency of solar cells.
The initial-growth of i-layer can significantly influence the structure of p/i interface, thus results in the variation of fill factor and conversion efficiency of the a-Si:H solar cells. Control the dissociation of B2H6 of p-layer on the interface between TCO and p-layer and the initial-growth SiH4 of i-layer on p/i interface can effectively improve the fill factor and conversion efficiency.

第一章 緒論 1
1.1前言 1
1.2 研究動機與目的 2
1.3 論文架構 3
第二章 文獻探討 4
2.1 矽薄膜太陽電池簡介 4
2.2 初期鍍膜對矽薄膜太陽電池的影響 5
2.2.1 標準電漿輔助化學氣相沉積系統反應模型介紹 5
2.2.2 系統穩態 7
2.2.3 初期成長與轉態空乏 8
2.2.4 正規(Standard)與定制化(Tailored)矽甲烷通氣方式說明 10
2.2.5 氫氣與矽甲烷在初期鍍膜時期的解離情形 11
第三章 研究方法 13
3.1 試片結構 13
3.2 試片製作流程 14
3.2.1 基板清洗方式 14
3.2.2 製程設備 15
3.3實驗參數設計 16
3.3.1基本製程氣體通氣流程 16
3.3.2單層膜實驗參數設計 20
3.3.3太陽電池製作與實驗參數設計 21
3.3.3.1 p層初期鍍膜對太陽電池的影響 21
3.3.3.2 i層初期鍍膜對太陽電池的影響 24
3.3.3.3 i層不同氫稀釋比對太陽電池填充因子的影響 27
3.3.3.4 i層不同初期漸變氫稀釋比對太陽電池之影響 28
3.4量測儀器 30
3.4.1 太陽電池之光學特性分析 30
3.4.2 太陽電池之電學特性分析 30
第四章 結果與討論 33
4.1 p層脈波與連續電漿單層膜分析 33
4.2 p層脈波與連續電漿對太陽電池影響 36
4.3 p層初期鍍膜對太陽電池之影響 37
4.3.1 調變p層乙硼烷初期腔體濃度對太陽電池之影響 37
4.3.2 調變p層乙硼烷和矽甲烷初期腔體濃度對太陽電池之影響 38
4.4 i層初期鍍膜對太陽電池之影響 41
4.4.1 調變i層矽甲烷初期腔體濃度對太陽電池之影響 41
4.4.2 調變i層氫氣初期腔體濃度對太陽電池之影響 42
4.4.3 i層不同氫稀釋比對太陽電池的特性分析 43
4.4.4 i層不同初期漸變氫稀釋比對太陽電池的特性分析 46
第五章 結論 49
第六章 未來工作 50
參考文獻 51

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