發(fā)布時(shí)間：2021-03-06 21:30

　　透明導(dǎo)電氧化物（TCO）薄膜既在可見光波長范圍內(nèi)有很高的光學(xué)透過率,又具有相近于金屬薄膜的高導(dǎo)電性能,被廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備。目前,已有多種類型的TCO在商用硅薄膜太陽電池中得到了應(yīng)用,例如:氧化銦錫（ITO）、氧化錫（SnO₂）和氧化鋅（ZnO）等。氧化銦錫薄膜作為一種寬帶隙（帶隙范圍為:3.5-4.3 eV）、高簡并的半導(dǎo)體,相比其它類型的導(dǎo)電薄膜具有更好的導(dǎo)電性和更高的可見光透射率。然而,在實(shí)際應(yīng)用中氧化銦錫薄膜會(huì)存在以下問題:（1）氧化銦錫主要成分是銦,為稀有金屬,隨著需求的增加,其市場價(jià)格急劇上升;（2）部分器件要求氧化銦錫薄膜具有很低的表面電阻,在相同制作工藝下需要增加薄膜厚度來降低ITO膜表面電阻,當(dāng)薄膜厚度超過500 nm時(shí),光學(xué)透過率急劇下降,近紅外波段的影響尤為明顯;（3）氧化銦錫薄膜機(jī)械彈性較差,不易彎曲,在外力作用下容易開裂甚至脫離基底,不適合作為柔性器件的透明電極。針對上述問題,本論文進(jìn)行了以下三個(gè)方面的研究:（1）利用超聲噴涂鍍膜技術(shù),在氟摻雜氧化錫（FTO）導(dǎo)電襯底上制備一層網(wǎng)格狀銀納米線（Ag NW）薄膜,探究不同覆蓋率的Ag N... 

【文章來源】：內(nèi)蒙古大學(xué)內(nèi)蒙古自治區(qū) 211工程院校

【文章頁數(shù)】：50 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

最佳研究電池效率表

內(nèi)蒙古大學(xué)碩士學(xué)位論文2銅銦鎵硒和非晶硅電池[5]。這些電池層的厚度只有幾微米，但是轉(zhuǎn)換效率卻很高，如CdTe電池的最高轉(zhuǎn)換效率已達(dá)到25.2%[6]。薄膜太陽電池柔韌性好，重量輕，非常適合便攜式應(yīng)用，還可應(yīng)用于士兵的作戰(zhàn)設(shè)備發(fā)電和利用太陽發(fā)電的窗戶。薄膜太陽電池受益于制造工藝簡單，與硅電池及其他太陽電池所需的制造技術(shù)相比，這種技術(shù)不但節(jié)能，且易于規(guī)�；a(chǎn)。新一代太陽電池由有機(jī)材料[7]、量子點(diǎn)[8]和有機(jī)-無機(jī)混合材料(也稱為鈣鈦礦)[9]構(gòu)成，所需成本更低，制造技術(shù)更簡單。鈣鈦礦太陽電池的最新效率已經(jīng)突破25.2%[10]，但目前因?yàn)殡姵匦仕p太快還未大規(guī)模應(yīng)用。硅太陽電池、Ⅲ-V族太陽電池以及薄膜太陽電池的單結(jié)效率已接近理論轉(zhuǎn)換效率，提升的空間有限，實(shí)驗(yàn)室將不同種類的太陽電池疊加在一起形成疊層電池盡可能增加電池的光吸收，以提高其轉(zhuǎn)換效率[11]，目前疊層電池效率已經(jīng)突破47.1%，是由美國NREL實(shí)驗(yàn)室制備的四結(jié)疊層電池所保持[12]。圖1.2給出典型的雙層有機(jī)疊層太陽電池的結(jié)構(gòu)示意，上下兩結(jié)電池靠中間的隧道結(jié)相連接，隧道結(jié)一般是由高透過的導(dǎo)電薄膜構(gòu)成，包括高分子聚合物（PEDOT：PSS）或者透明導(dǎo)電氧化物（TransparentConductingOxide,TCO）等[14]。在追求單節(jié)電池的極限效率同時(shí)，降低電池因串聯(lián)時(shí)在隧道結(jié)的空穴-電子的損失也是提升電池效率的重要手段，其中TCO薄膜由于其具有較高的可見光透射率、較高的紅外反射率、良好的導(dǎo)電性以及優(yōu)異的基片粘附性等性能，使其成為科學(xué)前沿的重要方向[15]-[18]。圖1.2雙層有機(jī)疊層太陽電池的結(jié)構(gòu)示意[13]Figure1.2Structuraldiagramofatwo-layerorganicsolarcell

票覆煌??С煞只蛘弒壤?謀∧ぃ??淺粱??倘菀仔緯芍?淳?褰峁梗?雇淝?潭冉?差；利用熱蒸發(fā)法制備TCO薄膜時(shí)，蒸發(fā)流能量較低，對上層沉積薄膜造成的損傷較低，但是沉積的薄膜容易脫落。利用磁控濺射法沉積ITO薄膜，可以采用合金單靶濺射法，也可采用多靶共濺射法。在常溫下制備的薄膜均勻程度高、可重復(fù)性好，其光學(xué)和電學(xué)性能優(yōu)良。整個(gè)過程操作簡單、耗能較低、工藝穩(wěn)定，適于連續(xù)大面積生產(chǎn)。本實(shí)驗(yàn)涉及到的ITO薄膜均采用磁控濺射鍍膜設(shè)備所完成，設(shè)備主要包括送樣室、樣品沉積室、高真空泵、控制平臺(tái)和水冷系統(tǒng)，如圖2.1所示。圖2.1磁控濺射鍍膜設(shè)備Figure2.1Magneto-controlledsputtercoatingequipment在磁控濺射過程中，電子1在外加電場E的作用下，由負(fù)極板向基片方向高速運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過程中動(dòng)能較高的電子與氬原子發(fā)生碰撞，使其電離產(chǎn)生Ar+離子和二次電子2。Ar+離子在極板間經(jīng)歷復(fù)雜的散射過程和靶原子碰撞，將部分動(dòng)能傳遞給靶原子，當(dāng)靶材表面附近的靶原子或分子獲得向外運(yùn)動(dòng)的足夠動(dòng)能，則脫離靶材在基片上沉積形成薄膜。在電離氬原子的過程中，部分二次電子動(dòng)能較低，靠近基底時(shí)流入正極板；剩余的二次電子3可在電場和磁場的作用下出現(xiàn)漂移運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)軌跡類型為螺旋式前進(jìn)，運(yùn)動(dòng)方向?yàn)镋（電場）×B（磁場）所指方向，3經(jīng)電場加速后撞擊Ar原子使其產(chǎn)生電離，從而沉積薄膜，當(dāng)3的能量消耗殆盡，其在電場E的作用下逐漸遠(yuǎn)離靶材表面，并最終流入正極。本實(shí)驗(yàn)所用儀器內(nèi)部磁體在靶材上方形成環(huán)形磁場，二次電子會(huì)在靶材附近的等離子體區(qū)域內(nèi)做螺旋式前進(jìn)，其加速路徑增加，加速時(shí)間變長，電離出的離子獲得動(dòng)能變大，從而提高了薄膜的沉積速率。


本文編號(hào)：3067847