中文摘要：

本项目旨在对硅基薄膜太阳电池沉积过程中的低温等离子体进行在线综合诊断研究，同时结合制备材料和电池的性能，获得等离子体辉光的瞬态变化过程和微扰下稳定辉光的变化规律，使得我们能够有效控制硅薄膜太阳电池的效率和生长过程中的工艺稳定性。此项目的创新性在于运用电压/电流探针（MKS,适合高频）、朗谬尔探针（Hiden Epsion）、四极质谱(可变电子能量测试)和光发射谱（含时间和空间分辨），进行全方位的瞬态和稳态等离子体空间反应的测试分析研究,揭示薄膜宏观沉积参数（气压、功率等）、等离子体宏观电学参数（电抗、容抗等）、等离子体特性（电子温度与密度以及中性基团的密度等）与薄膜材料（晶化率、缺陷态密度等）和电池特性之间的内在关系。该项目的研究不仅使我们对硅薄膜太阳电池沉积中等离子体微观机制有更深入的认识，有助于提高硅薄膜和电池性能，而且对促进硅基薄膜电池产业技术进步和可持续发展，具有深远意义。

结论摘要：

随着太阳电池技术的发展，迫切要求进一步提高硅基薄膜材料与器件的性能，降低其制造成本。掌握等离子体特性是深入理解薄膜生长机理的关键之一，也是研究与制备高性能硅基薄膜材料及电池的基础。为此，本项目提出借助于综合诊断技术实现对等离子体的宏观电学特性、微观电学特性和光学特性等进行监测与分析研究，以便深入认识等离子辉光的瞬态和稳态变化对薄膜特性的影响，进而实现器件质量材料和高效电池的制备。获得如下研究成果 1、成功地利用电压-电流探针对甚高频等离子体增强化学气相沉积系统的电抗特性进行了测量。通过对辉光起始阶段以及反应过程中的等离子体放电参数的测量与分析，得到了能指导系统设计或改进的有效方案，功率利用效率最高值从改进前的10%以下，提高到改进后的70%以上； 2、利用朗缪尔探针对甚高频条件下，硅烷与氢气混合气体的辉光等离子体的微观电学参数进行了研究，提出了采用无补偿的电探针测量硅烷等离子体电势的实时振荡波形的方法； 3、借助于四级杆质谱仪和光发射谱实时诊断对高速微晶硅薄膜沉积过程中等离子体的瞬态和稳态进行了监测分析，研究了通过调整气体的进气方式不仅有效地改善了微晶硅薄膜的纵向结构均匀性，而且提高了工艺的可重复性； 4、基于对等离子体的综合诊断分析，掌握了可有效控制等离子瞬态与稳态波动所带来材料特性漂移的关键技术，获得了器件质量的高速率微晶硅薄膜； 5、提出了可实现宽光谱高绒度透明导电薄膜的制备技术，基于此单结高速沉积微晶硅薄膜太阳电池的效率达到了9.65%(1.5nm/s)；借助于对叠层电池隧穿结的控制和顶、底电池电流密度的匹配优化，硅基薄膜叠层太阳电池的效率达到了12.39%。 本项目3年来累计发表SCI或EI收录文章16篇，其中Top期刊文章2篇，申请发明专利4项，其中2项已授权。本项目的研究不仅使我们进一步认识了硅薄膜太阳电池沉积过程中等离子体辉光演变过程和机制，而且通过对其生长过程中工艺稳定性的控制，实现了高效硅基薄膜叠层太阳电池的制备。该研究有力地推进了基于微晶硅电池的高效硅基薄膜叠层太阳电池的产业化进展。