| 题名 | 太阳能电池用DLC减反膜的设计、制备与光学性质研究 |
| 作者 | 周毅 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2010-05-30 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 汪爱英 |
| 关键词 | 类金刚石薄膜 光学常数 减反膜 N掺杂 PECVD |
| 中文摘要 | 类金刚石（Diamond-like carbon，DLC）薄膜不仅具有高硬度、低摩擦和良好化学惰性等优点，同时其光学性质优异，折射率与带隙可调，被认为是硅基太阳能电池减反保护膜的理想材料，但目前国内外在该领域的研究甚少。本论文重点采用易于实现大面积、均匀沉积的等离子体增强化学气相沉积（PECVD）技术，利用CH4、C2H2和N2作为反应气体，在p型（100）单晶硅和石英玻璃上制备了本征和氮掺杂的DLC薄膜，系统研究了薄膜光学常数的精确测量方法，及不同工艺参数对薄膜光学性能的影响，并且对硅基太阳能电池用减反膜的光学设计与优化进行了进一步理论与实验研究。相关结果不仅可为研究DLC薄膜光学性能提供新的理论基础，也将为硅基太阳能电池用高质量、大面积DLC减反膜新材料的研究提供新思路，具有重要科学意义。 研究发现，因DLC吸收薄膜厚度与光学常数存在强烈关联性，传统单一依靠椭偏数据无法获得精确结果。本文创新性的提出了加入Tauc-Lorentz色散模型、椭偏联合透射率数据、以及多样品分析等三种测试方法，快速、精确地获得了唯一性较好的结果。其中，采用Tauc-Lorentz色散模型方法时，由于未考虑尾态吸收和缺陷吸收，所得的DLC薄膜的消光系数比其他两种方法在红外区所得值要普遍偏小。椭偏联合透射率数据方法适合于透明衬底上吸收薄膜光学常数的测量，而多样品分析方法不仅可适用于透明衬底上的薄膜，也可用于非透明衬底上的薄膜，具有较强的普适性。 基于建立的光学常数测量新方法，对所制备的DLC薄膜的光学性能研究表明：随着氮掺杂含量增加，薄膜折射率降低，消光系数增加，带隙下降；随衬底负偏压增加，薄膜的折射率和消光系数升高，带隙增加。另外，研究还发现，氮掺杂可降低薄膜的残余应力，摩擦系数虽略有增加，但耐磨性无明显变化。氮掺杂情况下，DLC薄膜中sp2含量的增加可能是导致上述力学、摩擦学和光学特性变化的主要结构原因。 采用Essential Macleod光学软件，对DLC减反膜的光学设计与优化的结果表明：采用透射率最高而非反射率最低的优化标准，在沉积偏压为-250 V和厚度为76.94 nm的优化条件下，与未镀减反膜的硅衬底而言，涂敷DLC薄膜可大幅提高其透射率，约19%。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2010-07-21 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.nimte.ac.cn/handle/174433/535]  |
| 专题 | 宁波材料技术与工程研究所_硕/博士论文成果 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 周毅. 太阳能电池用DLC减反膜的设计、制备与光学性质研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2010. |
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