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 1.引言
       太阳能电池由于缺少电池保护膜而受到外界环境中灰尘风沙的磨损，从而影响了电池的传输效率。目前，世界上光伏园区的地址通常都设在沙漠地区，而频繁的沙尘暴就会对太阳能电池保护膜造成磨损侵蚀。
       碳原子能以多种方式杂交从而以共价键形式在三个空间坐标上形成结构。金刚石薄膜由于内部结构无定形基质中的sp3成分而具有较高的机械硬度、红外透明度和优越的化学惰性等特性；较高的光学透明度和良好的中和色以及高硬度使得金刚石薄膜很适合做光伏太阳能电池的保护层。
1.1 光伏太阳能电池表层的金刚石薄膜
       无定形碳，如类金刚石碳的硬度高、化学稳定性和辐射稳定性良好、光学性能易于改性，从而适合做硅材料太阳能电池的保护层。此外，纳米金刚石薄膜在光伏电池的绝缘器件和半导体器件中都有所应用，也可以用于保护层。
       本研究制备出玻璃衬底沉积金刚石薄膜以此作为光伏太阳能电池的保护膜并获取一个较高的薄膜透明度从而提高太阳能电池的传输效率。
1.2 金刚石薄膜保护层
       通过控制金刚石薄膜的折射率和透射率可以制备出太阳能电池的金刚石薄膜保护层。金刚石薄膜的粒度和粗糙度以及薄膜质量都会影响投射汇率。单晶金刚石的粒度小，表面光滑，因此实验采用单晶金刚石作为实验材料。
       由于不同材料的层与层之间的张应力和分层现象，金刚石和玻璃衬底之间的粘附是实验的关键问题之一。图一为玻璃衬底上超薄型类金刚石碳涂层的耐刮擦性能对比图。
       如上所述，通过调整甲烷流量可以控制金刚石沉积薄膜的折射率从而获得较高的薄膜硬度，但薄膜折射率的提高却不甚理想并影响了薄膜的透射率。因此，粒度和粗糙度都比较小的单晶金刚石更适合薄膜的制备。
1.3 HFCVD沉积法
       实验采用热丝化学气相沉积法（HFCVD）制备金刚石薄膜，实验操作简单，成本低。从容器顶部通入气体混合物并流经试样上放置的钨丝从而发生反应使得碳原子沉积在衬底上，如下图所示。
       对于微晶金刚石薄膜的制备，气体混合物只需图二中的氢气和甲烷即可，本实验旨在制备单晶金刚石薄膜，因此还需要加入氩气，这样能够生成更小的颗粒和更光滑的表面。
2. 实验步骤
       从磨砂载玻片上切割出厚度为0.96-1.06 mm 的0215玻璃片（10×10 mm）。试样进行丙酮超声波清洗，5分钟。然后将试样放入ND-DMSO-X溶液中进行引晶，溶液纯度＞98 %，立方相，颗粒尺寸为4-5 nm，团聚块平均尺寸为30 nm。ND-DMSO-X溶液与甲醇的混合比例为1：3。将盛有试样和溶液的烧杯放在超声波中90分钟，然后对试样进行甲醇超声波清洗5分钟。将两根钨丝（ø=0,25 mm）并排放入HFCVD反应器中。
       表一为本实验沉积法相关参数：

3. 结果与讨论
3.1 SEM分析
       沉积出试样后，用光学显微镜对金刚石晶体进行分析，可以观察到试样表面有尺寸不一的晶体形成。然后再用扫描电子显微镜进行分析并获得放大图像，以此研究粒度、表面形态和薄膜厚度。

       图三可以看出玻璃试样上已经覆满了金刚石薄膜，薄膜粒度小，晶簇良好，表面光滑；因此透射率也就高。
       图四可以看出金刚石薄膜厚度约为500 nm，可以转化出较好的透射率。需要注意一点的是，沉积总时间为5小时，可以推断出薄膜生长速率约为100 nm/h。
3.2 分光光度法分析
       当一束不同波长的光照射在物体上时，分光光度测定法可以对物质的光吸收特性进行分析，因此本实验采用了分光光度计。透射率是光线在穿透物体之前的密度和穿透物体之后剩余密度的比率。透明度则基于此概念，指物体能够允许穿透的光线密度。


       图五为薄膜沉积前、后的玻璃试样透明度对比。图中可以看出，薄膜厚度仅500 nm，但对透射率有很大影响。这是由于光线在穿透试样时存在光散射；这说明薄膜的粗糙度大，粒度大。
4. 结论
       实验利用HFCVD法成功制备出金刚石薄膜，粒度小、透明度高、玻璃衬底覆盖好；透射率也很高。下一步研究将侧重薄膜的形态，玻璃和薄膜间的粘附特性。（编译：中国超硬材料网）