1.引言
       太陽能電池由于缺少電池保護膜而受到外界環境中灰塵風沙的磨損，從而影響了電池的傳輸效率。目前，世界上光伏園區的地址通常都設在沙漠地區，而頻繁的沙塵暴就會對太陽能電池保護膜造成磨損侵蝕。
       碳原子能以多種方式雜交從而以共價鍵形式在三個空間坐標上形成結構。金剛石薄膜由于內部結構無定形基質中的sp3成分而具有較高的機械硬度、紅外透明度和優越的化學惰性等特性；較高的光學透明度和良好的中和色以及高硬度使得金剛石薄膜很適合做光伏太陽能電池的保護層。
1.1 光伏太陽能電池表層的金剛石薄膜
       無定形碳，如類金剛石碳的硬度高、化學穩定性和輻射穩定性良好、光學性能易于改性，從而適合做硅材料太陽能電池的保護層。此外，納米金剛石薄膜在光伏電池的絕緣器件和半導體器件中都有所應用，也可以用于保護層。
       本研究制備出玻璃襯底沉積金剛石薄膜以此作為光伏太陽能電池的保護膜并獲取一個較高的薄膜透明度從而提高太陽能電池的傳輸效率。
1.2 金剛石薄膜保護層
       通過控制金剛石薄膜的折射率和透射率可以制備出太陽能電池的金剛石薄膜保護層。金剛石薄膜的粒度和粗糙度以及薄膜質量都會影響投射匯率。單晶金剛石的粒度小，表面光滑，因此實驗采用單晶金剛石作為實驗材料。
       由于不同材料的層與層之間的張應力和分層現象，金剛石和玻璃襯底之間的粘附是實驗的關鍵問題之一。圖一為玻璃襯底上超薄型類金剛石碳涂層的耐刮擦性能對比圖。
       如上所述，通過調整甲烷流量可以控制金剛石沉積薄膜的折射率從而獲得較高的薄膜硬度，但薄膜折射率的提高卻不甚理想并影響了薄膜的透射率。因此，粒度和粗糙度都比較小的單晶金剛石更適合薄膜的制備。
1.3 HFCVD沉積法
       實驗采用熱絲化學氣相沉積法（HFCVD）制備金剛石薄膜，實驗操作簡單，成本低。從容器頂部通入氣體混合物并流經試樣上放置的鎢絲從而發生反應使得碳原子沉積在襯底上，如下圖所示。
       對于微晶金剛石薄膜的制備，氣體混合物只需圖二中的氫氣和甲烷即可，本實驗旨在制備單晶金剛石薄膜，因此還需要加入氬氣，這樣能夠生成更小的顆粒和更光滑的表面。
2. 實驗步驟
       從磨砂載玻片上切割出厚度為0.96-1.06 mm 的0215玻璃片（10×10 mm）。試樣進行丙酮超聲波清洗，5分鐘。然后將試樣放入ND-DMSO-X溶液中進行引晶，溶液純度＞98 %，立方相，顆粒尺寸為4-5 nm，團聚塊平均尺寸為30 nm。ND-DMSO-X溶液與甲醇的混合比例為1：3。將盛有試樣和溶液的燒杯放在超聲波中90分鐘，然后對試樣進行甲醇超聲波清洗5分鐘。將兩根鎢絲（ø=0,25 mm）并排放入HFCVD反應器中。
       表一為本實驗沉積法相關參數：

3. 結果與討論
3.1 SEM分析
       沉積出試樣后，用光學顯微鏡對金剛石晶體進行分析，可以觀察到試樣表面有尺寸不一的晶體形成。然后再用掃描電子顯微鏡進行分析并獲得放大圖像，以此研究粒度、表面形態和薄膜厚度。

       圖三可以看出玻璃試樣上已經覆滿了金剛石薄膜，薄膜粒度小，晶簇良好，表面光滑；因此透射率也就高。
       圖四可以看出金剛石薄膜厚度約為500 nm，可以轉化出較好的透射率。需要注意一點的是，沉積總時間為5小時，可以推斷出薄膜生長速率約為100 nm/h。
3.2 分光光度法分析
       當一束不同波長的光照射在物體上時，分光光度測定法可以對物質的光吸收特性進行分析，因此本實驗采用了分光光度計。透射率是光線在穿透物體之前的密度和穿透物體之后剩余密度的比率。透明度則基于此概念，指物體能夠允許穿透的光線密度。


       圖五為薄膜沉積前、后的玻璃試樣透明度對比。圖中可以看出，薄膜厚度僅500 nm，但對透射率有很大影響。這是由于光線在穿透試樣時存在光散射；這說明薄膜的粗糙度大，粒度大。
4. 結論
       實驗利用HFCVD法成功制備出金剛石薄膜，粒度小、透明度高、玻璃襯底覆蓋好；透射率也很高。下一步研究將側重薄膜的形態，玻璃和薄膜間的粘附特性。（編譯：中國超硬材料網）