作为太阳能电池前电极的氧化锌掺铝绒面结构

【摘要】：本文利用直流磁控溅射技术研究了应用于硅基薄膜太阳能电池前电极上的掺铝氧化锌(AZO)透明导电薄膜的制备和性能表征。主要完成了以下两方面的工作： 利用掺杂Al 4at.%的Zn-Al合金靶为靶材,首先在玻璃衬底上制备平面AZO透明导电薄膜。通过变换工艺参数,研究了衬底温度、氧分压和溅射功率等工艺条件对AZO薄膜的电学、光学以及结构性能的影响。在实验和分析的基础上确定了制备平面AZO薄膜的最优化工艺条件,即本底真空度为5.0×10-4pa,工作气压为0.5Pa,衬底温度为400℃,溅射功率为150W,氩氧比为100比6。溅射时间为10min时,制得的薄膜厚度为865nm,电阻率为8.35×10-4Ω·cm,霍尔迁移率为20.7cm2/V·s,载流子浓度为3.59×1020cm-3,可见光范围平均透过率大于90%。制得的薄膜具有高的可见光透过率和低的电阻率,为接下来在器件中的应用打好了基础。 本论文采用先生长平面AZO薄膜后湿化学腐蚀的办法制备AZO绒面结构。研究了衬底温度、溅射功率、工作压力、氩氧比、腐蚀溶液种类以及腐蚀时间对绒面AZO薄膜表面形貌的影响。结果表明：随着衬底温度的增加,工作压力的降低,薄膜的绒面效果得到明显改善。在实验和分析的基础上确定了制备绒面AZO薄膜的最优化工艺条件：衬底温度为400℃,工作压力为0.5Pa,腐蚀溶液为浓度0.5%的稀盐酸溶液,腐蚀时间为15s。 【关键词】：直流磁控溅射 薄膜太阳能电池 绒面 AZO薄膜
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TN304.21;TM914.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目录7-10
• 第一章 绪论10-24
• 1.1 太阳能电池10-14
• 1.1.1 太阳能电池的重大意义10-11
• 1.1.2 太阳能电池的工作原理11
• 1.1.3 薄膜太阳能电池的发展现状11-12
• 1.1.4 薄膜太阳能电池的优势和面临的挑战12-14
• 1.2 AZO透明导电薄膜14-19
• 1.2.1 ZnO材料简介14-16
• 1.2.2 透明导电薄膜在薄膜太阳能电池中的应用16-18
• 1.2.3 ZnO多层结构透明导电薄膜18-19
• 1.3 绒面AZO薄膜19-21
• 1.3.1 绒面薄膜在电池中的作用19-20
• 1.3.2 绒面AZO薄膜的制备方法20-21
• 1.4 本文的立题思路21-24
• 第二章 实验设备及原理、薄膜制备过程及性能表征24-32
• 2.1 实验设备及原理24-28
• 2.1.1 实验设备24-25
• 2.1.2 磁控溅射原理25-28
• 2.2 薄膜的制备过程28-30
• 2.2.1 靶材的制备28-29
• 2.2.2 衬底及其清洗29
• 2.2.3 平面薄膜的制备过程29-30
• 2.2.4 制绒过程30
• 2.3 性能评价手段30-32
• 第三章 平面AZO透明导电薄膜的性能研究32-48
• 3.1 衬底温度对AZO薄膜性能的影响32-40
• 3.1.1 XRD分析32-34
• 3.1.2 SEM分析34-35
• 3.1.3 霍尔测试分析35-37
• 3.1.4 紫外-可见-红外分光光度计测试分析37-39
• 3.1.5 性能指数39-40
• 3.2 氧分压对AZO薄膜性能的影响40-45
• 3.2.1 XRD分析40-41
• 3.2.2 霍尔测试分析41-43
• 3.2.3 紫外-可见-红外分光光度计测试分析43-44
• 3.2.4 性能指数44-45
• 3.3 溅射功率对AZO薄膜性能的影响45-47
• 3.3.1 XRD分析45-46
• 3.3.2 霍尔测试分析46-47
• 3.4 本章小结47-48
• 第四章 绒面AZO透明导电薄膜的性能研究48-60
• 4.1 各工艺参数对薄膜绒面结构的影响48-52
• 4.1.1 氧流量对腐蚀后薄膜表面形貌的影响48-49
• 4.1.2 衬底温度对腐蚀后薄膜表面形貌的影响49-50
• 4.1.3 工作气压对腐蚀后薄膜表面形貌的影响50-51
• 4.1.4 溅射功率对腐蚀后薄膜表面形貌的影响51
• 4.1.5 小结51-52
• 4.2 盐酸制得的绒面结构的性能分析52-56
• 4.2.1 SEM测试分析52-53
• 4.2.2 AFM测试分析53
• 4.2.3 XRD测试分析53-54
• 4.2.4 霍尔测试分析54
• 4.2.5 分光光度计测试分析54-56
• 4.2.6 小结56
• 4.3 其他溶液制得的绒面结构的性能分析56-60
• 4.3.1 SEM测试分析56-57
• 4.3.2 AFM测试分析57-58
• 4.3.3 霍尔测试分析58
• 4.3.4 分光光度计测试分析58-59
• 4.3.5 小结59-60
• 第五章 结论60-62
• 参考文献62-68
• 致谢68-70
• 个人简历70-72
• 攻读学位期间发表的学术论文与取得的其它研究成果72

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