绒面ZAO透明导电膜电极硅薄膜太阳能电池制备

【摘要】： 本文利用中频脉冲磁控溅射方法,以掺杂Al 2wt%的Zn:Al合金靶为靶材,制备了用于硅薄膜太阳电池的绒面ZAO透明导电薄膜。研究了氧流量、衬底温度、溅射功率和工作压力等沉积条件对平面ZAO薄膜电学、光学、以及结构特性的影响。结果表明:当氧流量不变时,衬底温度为220℃,溅射功率为80W,工作压力332mPa时,薄膜电特性最佳。制备出的ZAO薄膜的方块电阻为9?,电阻率为6.31×10-4?cm,载流子浓度为8.7×1020/cm3,霍尔迁移率为12.8cm2V-1s-1,可见光范围内的平均透过率大于85%。 将平面ZAO薄膜利用溅射后腐蚀法,在0.5%的稀盐酸浸泡一定时间进行腐蚀,去掉薄膜上结合不紧密的部分,得到表面凹凸不平的绒面ZAO薄膜。观察腐蚀后薄膜的SEM照片,研究薄膜制备工艺对薄膜腐蚀后表面形貌的影响。结果表明:当氧氩比确定后,衬底温度为220℃时,随溅射功率的减小,工作压力的降低,薄膜的绒面效果得到明显改善。本实验在氧氩比为3.6sccm/12sccm,衬底温度为220℃,溅射功率为80W,工作压力为373mPa,腐蚀溶液浓度为0.5%时,得到表面最好的绒面ZAO薄膜。 另外,本研究将制备得到的绒面ZAO薄膜应用于非晶硅薄膜太阳能电池上,结果表明薄膜的好坏与绒度的大小无关。只有表面形貌为光滑的陨石坑状结构且光电性能优良的ZAO薄膜才能增加非晶硅薄膜电池对光的吸收,从而提高电池的短路电流和转换效率。相反,那些腐蚀后表面为粗糙花状结构的薄膜不仅不能起到陷光作用,而且由于腐蚀的作用是薄膜电阻变大,使得对应的电池转换效率变低。 【关键词】：中频脉冲磁控溅射 绒面ZAO薄膜 制备工艺 太阳能电池
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TM914.42
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-15
• §1-1 太阳能电池8-10
• 1-1-1 太阳能电池的发展现状8-9
• 1-1-2 硅薄膜电池的优势和面临的挑战9
• 1-1-3 硅薄膜电池的发展趋势和应用前景9-10
• §1-2 透明导电氧化物薄膜10-11
• 1-2-1 透明导电氧化物薄膜的发展和应用10
• 1-2-2 透明导电氧化物薄膜的种类和特点10-11
• 1-2-3 透明导电氧化物薄膜的制备11
• §1.3 ZAO 透明导电薄膜11-12
• 1-3-1 ZAO 薄膜的性质11
• 1-3-2 ZAO 薄膜的研究现状及太阳能电池上的应用11-12
• §1.4 绒面 ZAO 薄膜12-13
• 1-4-1 绒面薄膜在电池中的作用12-13
• 1-4-2 绒面ZAO 薄膜的制备方法13
• §1.5 课题主要研究内容13-15
• 第二章 实验设备和测试仪器15-19
• §2-1 实验设备15-16
• 2-1-1 ZAO 薄膜实验设备15
• 2-1-2 硅薄膜太阳能电池实验设备15-16
• §2-2 薄膜性能测试仪器16-19
• 2-2-1 椭偏测试仪16-17
• 2-2-2 分光光度计17
• 2-2-3 霍尔测试仪17-18
• 2-2-4 X-ray 衍射仪18
• 2-2-5 扫描电子显微镜18-19
• 第三章 绒面 ZAO 薄膜的制备和分析19-38
• §3.1 平面ZAO 薄膜的制备工艺19-22
• 3-1-1 磁控溅射19-20
• 3-1-2 中频脉冲磁控溅射20-22
• §3-2 绒面ZAO 薄膜的制备工艺22
• §3-3 沉积工艺对ZAO 薄膜性能的影响分析22-36
• 3-3-1 氧流量对ZAO 薄膜性能的影响22-26
• 3-3-2 衬底温度对ZAO 薄膜性能的影响26-30
• 3-3-3 工作压力对ZAO 薄膜性能的影响30-33
• 3-3-4 溅射功率对ZAO 薄膜性能的影响33-36
• §3.4 本章小结36-38
• 第四章 绒面 ZAO 薄膜在太阳能电池上的应用38-43
• §4.1 非晶硅薄膜电池的制备工艺38-39
• §4-2 绒面ZAO 薄膜对电池性能的影响39-41
• §4-3 ZAO 薄膜腐蚀前后在电池上的应用比较41
• §4-4 本章小结41-43
• 第五章 结论43-44
• 参考文献44-46
• 致谢46-47
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果47

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