基于分子动力学模拟测试硅基太阳电池表面粗糙度的方法技术

本发明专利技术公开了基于分子动力学模拟测试硅基太阳电池表面粗糙度的方法，通过Lammps软件中“deposit”沉积命令将SiH3基团分子作为沉积对象，使SiH3基团分子沉积到光滑的晶体硅基底上；即采用分子动力学模拟中的沉积命令作为加载工具，根据牛顿第二定律，分子沉积后构成分子的原子的速度会发生变化，原子间的作用力会使SiH3分子生长在晶体硅上，即晶体硅上面生长了氢化非晶硅薄膜；采用混合势函数描述晶体硅和SiH3分子中原子和原子的相互作用。该方法基于开源软件Lammps和可视化工具Ovito，在可视化结果分析后结合粗糙度公式，从而计算得出晶硅上面生长的氢化非晶硅薄膜表面粗糙度大小，为实际中制备薄膜所需要的条件提供理论指导。为实际中制备薄膜所需要的条件提供理论指导。为实际中制备薄膜所需要的条件提供理论指导。

【技术实现步骤摘要】
基于分子动力学模拟测试硅基太阳电池表面粗糙度的方法


[0001]本专利技术涉及薄膜制备领域，具体涉及一种基于分子动力学模拟硅基异质结太阳电池钝化层(氢化非晶硅)生长时表面粗糙度的测试方法。

技术介绍

[0002]制备生长薄膜的技术包括化学气相沉积(CVD)等离子体化学气相沉积(PCVD)和原子层沉积(ALD)等技术。在沉积过程中，由于不均匀的热膨胀和撞击原子到沉积薄膜表面的动量转移等原因，会导致薄膜质量不佳。薄膜表面形貌影响薄膜的光学性能、电学性能、耐腐蚀性能和抗氧化性能。硅基异质结太阳电池钝化层薄膜生长时候的致密性(即薄膜质量)影响电池的转换效率。原子分布对薄膜与衬底之间的结合强度有显著影响。薄膜的生长是一个极为复杂的非平衡态的分子动力学过程，薄膜表面粗糙度是薄膜生长过程中微观结构的宏观表现，只有从原子、分子层面了解了薄膜的成形机理，揭示薄膜生长过程中表面粗糙度的生长机理，才能实现从根本上调控薄膜表面粗糙度的目的。实验技术只允许研究表征薄膜结构特性的一些积分参数，详细研究薄膜的结构特性仍然是现代薄膜光学技术面临的一大挑战。
[0003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于分子动力学模拟测试硅基太阳电池表面粗糙度的方法，其特征在于：通过Lammps软件中“deposit”沉积命令对SiH3基团分子进行向下沉积，将SiH3作为沉积分子沉积到光滑的晶体硅基底上；即采用分子动力学模拟中的沉积命令作为加载工具，根据牛顿第二定律，沉积分子沉积后构成分子的原子的速度发生变化，原子间的作用力会使SiH3基团分子生长于晶体硅基底上，即晶体硅基底上生长为氢化非晶硅薄膜；采用混合势函数描述晶体硅基底和SiH3基团分子中原子和原子的相互作用。2.根据权利要求1所述的基于分子动力学模拟测试硅基太阳电池表面粗糙度的方法，其特征在于，所述的方法包含以下步骤：步骤1：利用Materials Studio软件建立出SiH3基团分子及晶体硅基底模型；通过Lammps软件中的msi2lmp程序，将建立的SiH3基团分子及晶体硅基底模型的坐标文件转换为Lammps软件可识别的数据文件；构建模拟盒子，模拟盒子中的晶体硅原子个数为416个，晶体硅基底选用结构最稳定的(111)面；模拟盒子的真空层为沉积分子的空间区域；步骤2：晶体硅基底上是几纳米的真空层，SiH3基团分子作为沉积物质，从真空层的顶部突现插入然后沉积；Lammps软件中首先设定晶体硅基底的模拟体系，进而设定模拟初始参数并使用三维模拟模式，计量单位选择metal格式，设置模拟空间三个方向边界均为周期边界，设定原子类型为full格式，原子之间的键类型为harmonic格式，设定硅原子和氢原子的质量；设定模拟体系的初始坐标和初始速度并选定模拟时间步长；步骤3：选择原子间相互作用势，使用混合势函数即多体势tersoff势函数和两体势LJ势函数来描述硅原子与硅原子、硅原子与氢原子的相互作用，即Lammps软件中的pair_style类型设定...

【专利技术属性】
技术研发人员：严辉，李汶玲，郑子龙，楚飞鸿，周荣锟，张美玉，张永哲，王如志，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：