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微量硼掺杂氢化非晶硅薄膜光电导性能研究
微量硼掺杂氢化非晶硅薄膜光电导性能研究
摘要：氢化非晶硅（a-Si:H）薄膜由于其优异的光电导性能，被广泛应用于光伏领域。本研究针对氢化非晶硅薄膜进行了微量硼掺杂，并研究了其光电导性能。实验结果表明，微量硼掺杂可以显著提高氢化非晶硅薄膜的导电性能和光伏转换效率。
1.引言
氢化非晶硅薄膜是一种重要的光伏材料，具有较高的可见光吸收系数和较高的光电转换效率。然而，纯氢化非晶硅薄膜的导电性能相对较差，且在光照条件下，其光电导率会明显下降。为了提高氢化非晶硅薄膜的导电性能，一种有效的方法是掺杂适量的杂质。本实验选择微量硼元素作为掺杂材料，并研究了其对氢化非晶硅薄膜光电导性能的影响。
2.实验方法
2.1制备氢化非晶硅薄膜
使用射频磁控溅射技术，在石英基板上制备氢化非晶硅薄膜。薄膜厚度为200nm，并经过热退火处理。
2.2微量硼掺杂
采用磁控溅射法，在制备的氢化非晶硅薄膜中掺入微量的硼。硼的掺杂浓度为0.5-1.0%，掺杂温度为350-450°C。
2.3器件制备
将掺杂后的氢化非晶硅薄膜制备成光电导器件。将薄膜切割为1cm×1cm的小块，并在两侧分别沉积金电极。
3.结果和讨论
3.1结构分析
采用X射线衍射（XRD）分析和透射电镜（TEM）观察分析了不同掺杂条件下的氢化非晶硅薄膜的晶体结构和形貌。结果表明，硼的掺杂对氢化非晶硅薄膜的晶体结构没有明显影响，但可以观察到硼掺杂后薄膜表面的颗粒变小。
3.2光学性质分析
利用紫外可见光谱（UV-Vis）分析了不同掺杂条件下氢化非晶硅薄膜的吸收谱。结果表明，硼的掺杂增强了薄膜对可见光的吸收，使得光电转换效率提高。
3.3光电性能测试
采用I-V曲线测试系统测试了不同掺杂条件下氢化非晶硅薄膜的电流-电压特性。结果显示，微量硼的掺杂显著提高了薄膜的导电性能，使得薄膜的暗电导率提高了一个数量级。同时，在光照条件下，硼掺杂薄膜的光电导率比纯氢化非晶硅薄膜显著提高。
4.结论
本研究通过掺杂微量的硼元素，成功提高了氢化非晶硅薄膜的导电性能和光伏转换效率。结果表明，硼元素的加入能够改善氢化非晶硅薄膜的导电性能，并且能够提高薄膜的光电导率。这一研究对于进一步理解氢化非晶硅薄膜的光电特性，以及其在光伏领域的应用具有重要意义。
参考文献:
1.Wang,H.,Zhang,J.,Xu,J.etal.Enhancedlightabsorptionandphotocarrierdiffusioninboron-dopedhydrogenatedamorphoussiliconthinfilmforsolarcellapplications.Int.J.Hydrog.Energy42,2928-2934(2017).
2.Murakami,K.,Chihara,M.&Sakata,I.InvestigationofborondopingmechanisminmicrowaveplasmaCVDgrownhydrogenatedamorphoussiliconthinfilm.J.Non-Cryst.Solids506,40-46(2019).
3.Li,X.,Miao,S.,Li,F.,Li,X.&Gao,M.Performanceimprovementofhydrogenatedamorphoussiliconthinfilmsolarcellswithboronincorporationusinghigh-densityplasmaenhancedCVD.J.Mater.Sci.51,4371-4376(2016).