【摘要】： 本論文對應用于硅基薄膜太陽能電池中的摻鋁氧化鋅薄膜(ZnO:Al)進行了系統(tǒng)地研究。在本論文中ZnO:Al薄膜主要采用非反應磁控濺射方法和雙旋轉(zhuǎn)陶瓷靶(ZnO:Al2O3=99.5:0.5 wt%以及采用反應磁控濺射方法和雙旋轉(zhuǎn)金屬靶(Zn:Al=99.5:0.5 wt%)制備而得。用于摻鋁氧化鋅薄膜制備的玻璃襯底尺寸可以達到30 cm×30 cm。由于在濺射過程中管狀陶瓷靶以及金屬靶始終保持旋轉(zhuǎn),因此這兩種濺射沉積方法極大地提高濺射靶材的利用率從而有效地降低生產(chǎn)成本。此外,高速濺射沉積薄膜也是本論文研究的一個重要的目標和方向。作為一種重要的并具有極大發(fā)展?jié)摿Φ耐该鲗щ姴牧?ZnO:Al薄膜的光學電學屬性是本論文的研究重點。在本論文中,制備的ZnO:Al薄膜主要目標是應用于硅基薄膜太陽能電池中,作電池的前電極,因此對其初始和刻蝕后的薄膜表面形貌也進行了深入地考慮和研究。 對于采用中頻電源激發(fā)從旋轉(zhuǎn)陶瓷靶材中磁控濺射制備ZnO:Al薄膜,本論文系統(tǒng)地研究了襯底溫度、工作氣壓、電功率、氬氣流量和氧氣流量以及磁場方向等各種不同的實驗參數(shù)對其各種屬性的影響。此外,本文也系統(tǒng)深入地研究了ZnO:Al薄膜在0.5%的稀鹽酸中的刻蝕行為以及其均勻性特性。在對低速沉積(2kW) ZnO:Al薄膜研究中,成功地獲得了電阻率低至3.6×10-4Ω·cm,載流子遷移率高達50 cm2/Vs以及刻蝕后具有最佳表面形貌的高質(zhì)量導電透明薄膜。在對高速沉積(14kW) ZnO:Al研究中,薄膜沉積速率可以高達110nm/min且保持優(yōu)良的光學和電學特性。在對硅薄膜太陽能電池應用研究中,優(yōu)化的旋轉(zhuǎn)陶瓷靶濺射制備的ZnO:Al薄膜作為前電極被應用于微晶硅(μc-Si:H)及無定形硅／微晶硅疊加(α-Si:H/μc-Si:H)薄膜太陽能電池中,分別取得了8.5%和11.3%高的能量轉(zhuǎn)換效率。 另外,對于采用更加高效低廉的反應磁控濺射技術和雙旋轉(zhuǎn)金屬靶材制備ZnO:Al薄膜,本文通過利用等離子體發(fā)射監(jiān)控系統(tǒng),研究了在不同的沉積條件下的反應濺射沉積過程,并高速反應濺射制備出了ZnO:Al薄膜,獲得了高達110 nm/min的沉積速率,且所獲薄膜具有優(yōu)良的光電特性。其中電阻率低于3.3×10-4Ω·cm,遷移率可以高達47 cm2/Vs,同時具有很高的光透射率。此外,還系統(tǒng)研究了不同沉積條件下制備的ZnO:Al薄膜呈現(xiàn)出的初始表面形貌和刻蝕后的表面形貌特征。 本論文應用一種獨特的兩步刻蝕方法,即先采用稀HF刻蝕,然后采用HCl刻蝕,對高速沉積的ZnO:Al薄膜進行刻蝕和表面研究。此高速沉積的ZnO:Al薄膜包括通過非反應濺射沉積的薄膜和反應濺射沉積的薄膜。通過這種獨特的刻蝕方法,刻蝕后的高速沉積的ZnO:Al薄膜呈現(xiàn)出適合于硅基薄膜太陽能電池的表面結構。利用此種刻蝕方法處理優(yōu)化制備的ZnO:Al薄膜,然后應用于μc-Si:H薄膜電池以及α-Si:H/μc-Si:H雙節(jié)疊加薄膜太陽能電池,分別取得了高達8.2%和11.4%的能量轉(zhuǎn)換效率。本論文工作成果表明高速沉積的ZnO:Al薄膜制備技術結合此雙刻蝕方法在硅薄膜太陽能電池的應用方面具有相當大的發(fā)展?jié)摿Α?br>【圖文】：

人【57」對實際測量中能隙的窄化現(xiàn)象的解釋是，當施主濃度增加導致施主態(tài)的波函數(shù)部分將會簡并。另外，S~hus等〔561認為自身固有能量會由于薄膜粒子與雜質(zhì)粒子發(fā)生相互作用而導致能隙變窄，如圖2一5所示。換言之，超過Mott載流子臨界條件外，，電子與電子和電子與雜質(zhì)原子散射以及其他樣式的多體相互作用需要考慮以深入了解實際測量結果與理論的偏差。價價價一…燈載流子濃度厚度— 2.997x1020em一 1014nm一。 3192x102oem一 953nm·… 3.681x1020em一 953nm一一 3.690xl擴 0em一 3933nm-一 4.168x1020em一 871nm。一。一。 4.744x1020em一 3656nm 3.58eV 3.54eV、 3.53eV 3.51e 3.50e火 3.45eV，.~... SC05甘 022115

本文編號：2543682