?
0 引言
太陽(yáng)能光伏技術(shù)是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電力的技術(shù)，其核心是半導(dǎo)體物質(zhì)的光電效應(yīng)。最常用的半導(dǎo)體材料是硅。在太陽(yáng)電池表面形成一層減反射薄膜是提高太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率比較可行且降低成本的方法。應(yīng)用PECVD(等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積)系統(tǒng)，采用SiH4和NH3氣源以制備氮化硅薄膜。研究探索了PECVD生長(zhǎng)氮化硅薄膜的基本物化性質(zhì)以及在沉積過(guò)程中反應(yīng)壓強(qiáng)、反應(yīng)溫度、硅烷氨氣流量比和微波功率對(duì)薄膜性質(zhì)的影響。通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)，分析了氮化硅薄膜的相對(duì)最佳沉積參數(shù)，并得出制作戰(zhàn)反射膜的優(yōu)化工藝。
1 減反射膜原理
在了解減反射薄膜原理之前，要先了解幾個(gè)簡(jiǎn)單的概念：第一，光在兩種媒質(zhì)界面上的振幅反射系數(shù)為(1-ρ)/(1+ρ)，其中ρ為界面處兩折射率之比。第二，若反射光存在于折射率比相鄰媒質(zhì)更低的媒質(zhì)內(nèi)，則相移為180°;若該媒質(zhì)的折射率高于相鄰媒質(zhì)的折射率，則相移為零。第三，光因受薄膜上下兩個(gè)表面的反射而分成2個(gè)分量，這2個(gè)分量將按如下方式重新合并，即當(dāng)它們的相對(duì)相移為180°時(shí)，合振幅便是2個(gè)分量振幅之差;稱(chēng)為兩光束發(fā)生相消干涉。
?
如圖1所示膜有2個(gè)界面就有2個(gè)矢量，每個(gè)矢量表示一個(gè)界面上的振幅反射系數(shù)。如果膜層的折射率低于基片的折射率，則每個(gè)界面上的反射系數(shù)都為負(fù)值，這表明相位變化為180°。當(dāng)膜層的相位厚度為180°時(shí)，即膜層的光學(xué)厚度為某一波長(zhǎng)的1/4時(shí)，則2個(gè)矢量的方向完全相反，合矢量便有最小值。如果矢量的模相等，則對(duì)該波長(zhǎng)而言;2個(gè)矢量將完全抵消，于是反射率為零。鍍制有減反射薄膜的太陽(yáng)電池的反射率R為：
?
式中：R1，R2分別為外界介質(zhì)與膜和膜與硅表面上的菲涅爾反射系數(shù);△為膜層厚度引起的位相角。其中：
?
式中：n，n0，nSi分別為外界介質(zhì)、膜層和硅的折射率;λ入射光的波長(zhǎng);d為膜層的實(shí)際厚度;nd膜層的光學(xué)厚度。當(dāng)波長(zhǎng)λ0為光的垂直入射時(shí)，
?
?
因此，完善的單層減反射薄膜條件是膜層的光學(xué)厚度為1/4波長(zhǎng)，其折射率為基片和入射媒質(zhì)折射率相乘積的平方根。