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衬底温度对非晶硅薄膜光学带隙的影响 朱亚滨1，2王志光1卢子伟1孙建荣1姚存峰1魏孔芳1 申铁龙1·2 马艺准1周 明1缑洁1盛彦斌1立龙1’2崔明焕1，2李远飞1，2 (1．中国科学院近代物理研究所甘肃兰州730000； 2．中国科学院研究生院北京100049) 非晶硅薄膜由于其光吸收系数高、原材料来源广泛、制备成本低以及易于大规模生 产等优点，被认为是当前最重要的光伏材料之一。光学带隙值作为衡量光伏材料的一个 重要参数，决定了材料对太阳光谱中光子的吸收比例。已有模拟计算研究显示，带隙变 化会明显影响光伏材料的吸收系数，进而影响电池的转换效率[1】。本工作采用射频磁控 隙的影响。镀膜所用靶材为单晶硅靶，溅射气体为心气，硅靶及Ar气纯度均不低于 nm。样品光 学带隙值由Tauc公式【2】对样品透过谱计算得出。薄膜厚度由台阶仪测试得出，约为 700．750nm。 a-Si薄膜光学带隙与内部缺陷、悬挂键和杂质等密切相关。衬底温度变化会显著影 响a-Si薄膜内部缺陷和悬挂键的形成，进而改变其结构及性能。图(1)为200℃下沉积的 5个a-Si薄膜样品的透过谱，可以看出各样品透过谱非常一致，说明样品均匀性非常好。 图(2)为不同衬底温度a-Si薄膜样品的透过谱图，各谱的吸收峰位置较为一致，说明不同 批次制备的薄膜厚度较为接近，与台阶仪测试结果相符合。对图(2)中各透过谱进行计算 得出样品光学带隙随衬底温度的变化曲线，如图(3)所示。a-Si薄膜光学带隙随衬底温度 的增高而单调上升，这主要是因为衬底温度增高可提高溅射到其表面硅原子的迁移速率 和薄膜的致密性，减少薄膜中的缺陷及悬挂键，进而提高a-Si薄膜光学带隙。 53