隨著工業(yè)化及城鎮(zhèn)化步伐的加快，礦物質等傳統(tǒng)能源日趨短缺，以至不能滿足人們生活及生產的需要，因此可再生能源備受關注。由于太陽能是一種取之不盡、用之不竭的無污染的清潔能源，世界各國政府把研究與開發(fā)太陽能作為可持續(xù)發(fā)展能源的戰(zhàn)略決策，其中美國、日本等發(fā)達國家及中國等發(fā)展中國家均制定了光伏技術發(fā)展計劃，把光伏發(fā)電作為人類未來能源的希望。自1954年美國貝爾實驗室制備了第1塊6%硅太陽電池及20世紀70中東石油危機以來，硅太陽電池的研究進入了一個格外備受關注的時代。

單、多晶體硅太陽能電池光電轉化效率高，它們在實驗室的最高轉換效率分別是24.7%和20.3%，雖然它們的效率高，但是其原材料單、多晶體硅片制備工藝復雜成本高，吸收太陽光譜，理論上來說只需要晶體硅片厚度約100m，遠低于現(xiàn)行工業(yè)化的約180pm電池片的厚度，故造成了不必要的浪費，基于成本考慮，人們想到了制備價格低廉及工藝簡單的薄膜太陽能電池，其優(yōu)點是原材料和電池同時在實驗儀器中完成，不像晶體硅電池需要兩個大環(huán)節(jié)，即原材料硅片的制備及晶體硅電池的制備等兩大過程，這大大節(jié)約了原材料及人工成本。目前，硅基薄膜太陽能電池有3種類型：微晶硅薄膜太陽能電池、非晶硅薄膜太陽能電池及納米硅薄膜太陽能電池。

制備，具備硅基薄膜太陽電池優(yōu)點一制備工藝簡單、便于大面積連續(xù)化生產，是一種間接帶隙半導體材料，穩(wěn)定性能高，在可見光部分的吸收系數(shù)小于非晶硅，這意味著吸收相同的太陽光，微晶硅需要的原材料多H，如沒有H的鈍化，電子輸運能力將受到晶體邊界的阻擋作用0.它包含了非晶硅的優(yōu)點，沒有光致衰減效應，更敏感的紅光響應光譜，由非晶硅的700nm增加到微晶硅的1100nm1，。非晶硅薄膜太陽能電池由美國的Carlson和Wronski在1976年首次制備，非晶體硅薄膜光吸收系數(shù)大，較吸收系數(shù)小的其他薄膜吸收相同的太陽光更節(jié)省材料，使用廉價襯底材料如玻璃、不銹鋼和塑料，制備工藝簡單，可實現(xiàn)大面積及連續(xù)生產，降低成本；但是非晶體硅薄膜存在光致衰減效應（Staebler~Wronski）H，薄膜沉積速率慢，影響大規(guī)模生產5.納米硅薄膜首次被Veprek小組于1986年報道以來63，國內外對于納米硅薄膜材料、電池制備及性能研究取得了巨大的進步。納米薄膜材料具有電導率高、電導激活能低、光熱穩(wěn)定性好、光吸收能力強、光學能隙寬化、工藝制備簡單、量子尺寸效應等優(yōu)點673.當晶體的尺寸減小到納米量級時，由于大表體積比，其物理性質不同于塊體材料，對于塊材內部原子決定物質的性質，而納米材料則表面原子決定物質的性質°8.因此納米薄膜太陽電池的物理和化學性質將有奇特的效果。目前國內、國際大批科學工作者正在投入到納米硅薄膜太陽電池的研究中。例如詳細闡述了異質結太陽電池的等離子體增強化學氣相沉積的制備方法及沉積工藝參數(shù)等外界條件對電池的光學、電學性質的影響。但是很少有像關于研究非晶和微晶硅電池一樣，比較全面的闡述納米硅薄膜太陽電池的制備理論及影響薄膜電池光電轉換效率的一般物理機制，因此關于這樣系統(tǒng)的研究很有科學指導意義。

1硅納米薄膜太陽能電池的制備及沉積理論1.1制備方法制備納米薄膜的方法有：等離子體增強化學61，熱絲化學氣相沉積（HotWire見的沉積技術一等離子體增強化學氣相沉積。

等離子體增強化學氣相沉積是利用反應氣體通過射頻電場產生輝光放電形成等離子體，以增強化學反應，從而降低反應溫度，在低溫下生長氮化硅、氧化硅、非晶硅、納米硅以及磷硅玻璃等半導體器件表面保護膜的一種新技術。

1.2沉積理論及成核理論，具體如下：高氫稀釋的SiH4生長硅納米薄膜的熱力學反應方程式為M：其中，表示正、逆向化學反應速率，正向為氣相至固相的沉膜過程，逆向為化學反應的逆過程亦叫腐蝕過程。這個過程就是等離子體中H基，將薄膜表面上生成的弱Si-Si鍵破壞作用的過程。納米薄膜的厚度及質量優(yōu)劣主要決定于這2個反應過程。

當氣態(tài)SiHx遇到襯底后，將會在襯底表面輸運，如遇到個適當?shù)母顸c，硅晶粒將會在其上積累并形成Si-Si鍵，隨著反應的不斷進行，硅晶核將不斷的長大，若在成核的過程中，出現(xiàn)弱Si-Si鍵，則H基將會腐蝕此鍵合狀態(tài)，直至停止，經過這樣一系列過程則硅納米晶體最終形成M.2H稀釋濃度對硅納米薄膜太陽電池性能的影響硅納米薄膜通常通過H2與SiH4的比例來制備的，它可以鈍化懸掛鍵，對薄膜有腐蝕等作用，H的濃度是影響硅薄膜結晶和太陽電池性能的一個重要參數(shù)。如，14研究了不同本征層氫稀釋度SH=H2/（H2+SiH4+PH3）與太陽能電池性能參數(shù)的關系，文章指出，隨著緩沖層氫稀釋度的增加，太陽能電池的開路電壓減少，短路電流增加較快，但當約Sh>97%時，短路電流迅速減?。惶畛湟蜃釉黾硬幻黠@，電池效率增加，但約Sh>97%時，有一個突然的減小。他們認為原因可能是緩沖層氫稀釋度的增加，摻雜效率提高，費米能級提高，但能隙寬度減小，兩者綜合效果使開路電壓減小；氫稀釋度的增加，晶粒變大，載流子遷移率增加，改善上電極對載流子的收集，提高短路電流，但過量的H稀釋度，增加腐蝕作用，形成缺陷態(tài)，增加復合，減小短路電流。9也做出了與上述相似的結論。14還研究了，不同i層H稀釋度與太陽能電池量子效率的關系，文章指出隨著氫稀釋度增加，短波段的吸收增加，短路電流增加，這個結論與上面的結論相互統(tǒng)如。

3沉積氣壓對薄膜性能的影響薄膜性能的關系，文章指出隨著沉積氣壓的增加，硅納米薄膜結晶程度不斷增加，如表1和XRD的3個峰位角強度的變化就可以知道。這個結論，與7的拉曼光譜測試結果是一致的，如。

表1薄膜的氣壓變化參數(shù)樣品號工作氣壓/Pa4襯底溫度對薄膜性能的影響關系，如表2.文章指出，隨著襯底溫度的增加，薄膜的帶隙寬度不斷減小，氫氣含量不斷增加，暗電導和光電導增加。這種材料可以應用于薄膜太陽電池本征吸收層。

表2納米硅和有普通帶寬的氫化非晶硅材料的光電特性5RF功率密度/mW室氣壓/Torr襯底溫度/尤5透明導電薄膜在納米電池上的應用應用于薄膜太陽能電池的透明導電薄膜，具有較低的電阻率、對可見光具有相當高的透光性、具有對環(huán)境的穩(wěn)定性等特點。這些材料有摻銦氧化錫（ITO）、摻銦氧化鋅（IZO）、摻鋁氧化鋅（AZO）、摻氟氧化錫（FTO），摻銻氧化錫（ATO）等。

對于常規(guī)透明導電薄膜（TCO）如：ITO、AZO在近紅外區(qū)有自由載流子被吸收，限制了納米硅太陽能電池長波響應M，近來有學者研究了應用于薄膜太陽電池中的摻鉬氧化銦（IMO）透明導電薄膜。具有較好的光學特性，如。

ITO和IMO薄膜透光光譜比較圖從可以看出，較一般的ITO透明導電薄膜，IMO薄膜具有更寬的透光波段范圍，ITO在1750nm以后的波段范圍幾乎沒有透光，而IMO薄膜則透光率很高，具有良好的光學特性。這種用這樣薄膜做成的納米硅太陽能電池具有較好的量子效率6.6小結本文綜述了太陽能電池的發(fā)展歷程，闡述了單晶體硅電池、多晶體硅電池、微晶硅電池、薄膜硅電池的性質和特點；闡述了納米硅薄膜太陽能電池的等離子體增強化學氣相沉積制備及沉積理論；論證了H稀釋濃度對硅納米薄膜太陽能電池性能的影響，隨著緩沖層氫稀釋度的增加，太陽能電池的開路電壓減少，短路電流增加較快；闡述了沉積氣壓和襯底溫度對薄膜性能的影響，沉積氣壓增加，硅納米薄膜結晶程度不斷增加，襯底溫度增加，薄膜的帶隙寬度不斷減小，暗電導和光電導增加；最后講述了透明導電薄膜在薄膜太陽能電池中的應用情況及光學性質，關于沉積條件對薄膜性能影響我們還在進一步的研究。