直流磁控濺射ITO薄膜的性能研究及其在太陽(yáng)電池中的應(yīng)用.pdf

1、透明導(dǎo)電氧化物薄膜(TCO)具有電阻率低、可見光透過(guò)率高等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于薄膜太陽(yáng)電池的減反射層和前電極，TCO性能的優(yōu)劣會(huì)對(duì)薄膜太陽(yáng)電池的性能產(chǎn)生直接影響。目前最具代表性的TCO是錫摻雜氧化銦(Indium TinOxide)簡(jiǎn)稱ITO。ITO具有體心立方鐵錳礦結(jié)構(gòu)，是一種重?fù)诫s、高簡(jiǎn)并的n型半導(dǎo)體材料，由于其具有導(dǎo)電性能好(電阻率約為10-4Ω·cm)、可見光透過(guò)率高（高于85％）等優(yōu)良的光電特性而備受青睞。相比于其他透明導(dǎo)電氧化

2、物，ITO的光電性能更佳，穩(wěn)定性更好，在太陽(yáng)電池等領(lǐng)域上有很好的應(yīng)用。本論文采用直流磁控濺射系統(tǒng)在玻璃襯底上制備ITO薄膜樣品，并將薄膜樣品應(yīng)用在硅基異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池上，研究了工藝參數(shù)對(duì)ITO薄膜的光電特性和結(jié)構(gòu)特性的影響以及ITO的薄膜厚度對(duì)電池性能的影響，論文的主要內(nèi)容有:
　　1.使用ITO陶瓷靶在無(wú)補(bǔ)氧條件下，研究了濺射時(shí)間、濺射壓強(qiáng)、濺射電流、Ar氣流量以及襯底溫度等工藝參數(shù)對(duì)ITO薄膜材料的光電性能的影響。制備出的ITO

3、薄膜材料具有在可見光區(qū)域內(nèi)80％的平均透過(guò)率，電阻率保持在10-4量級(jí)，所得到的薄膜都呈(400)晶向擇優(yōu)取向生長(zhǎng)。
　　2.在上述優(yōu)化后的工藝條件下，進(jìn)行補(bǔ)氧實(shí)驗(yàn)，考察O2流量的變化對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)、光電特性的影響，主要包括O2流量（未加熱）、O2流量（加熱）等情況。在本部分實(shí)驗(yàn)中，所制備出的ITO薄膜材料在可見光區(qū)域的最大透過(guò)率均可達(dá)到90％以上，電阻率均在10-4量級(jí)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在補(bǔ)氧情況下制備出的ITO薄膜材料的結(jié)構(gòu)特性存在由

4、(222)晶向取代(400)晶向的變化趨勢(shì)，并且隨著O2流量的增大，薄膜逐漸呈單一的(222)晶向擇優(yōu)取向生長(zhǎng)。
　　3.采用前面工作中優(yōu)化得到的ITO薄膜，應(yīng)用于結(jié)構(gòu)為ITO/a-Si/c-Si/Al的異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池上，研究了ITO的沉積時(shí)間對(duì)該結(jié)構(gòu)太陽(yáng)電池性能的影響，隨著沉積時(shí)間的增大，電池的開路電壓(Voc)減小，短路電流密度(Jsc)、填充因子(FF)和電池效率(Eff)均先增大再減小，當(dāng)ITO的沉積時(shí)間為8min時(shí)，所制