论文部分内容阅读
ZnO:Al（ZAO）薄膜是六角纤锌矿结构（Wurzite hexagonal structure）的多晶体,为N型半导体薄膜材料。ZnO:Al薄膜导电主要是靠掺杂的铝粒子和氧空位。ZnO:Al薄膜具有光学带隙比较宽（3.34ev）,可见光透过率较高,电阻率低的特点,所以ZnO:Al导电膜是薄膜太阳电池前电极的理想材料。制备具有类金字塔绒面结构铝掺氧化锌（ZnO:Al）薄膜,目前流行的做法是用MOCVD法和磁控溅射结合湿法刻蚀方法,前者设备昂贵成本高,而后者在刻蚀过程中不易控制。本论文围绕着绒面结构ZnO:Al导电膜的制备及其在非晶硅薄膜太阳电池前电极的应用,做了以下几方面的工作:（1）溶胶-凝胶法制备ZnO:Al导电膜的研究采用溶胶-凝胶法,通过优化ZnO:Al导电膜的制备工艺,如溶液浓度、掺杂铝的浓度、镀膜层数、陈化时间和退火温度,并通过对薄膜电阻率和微结构的测量,分析了薄膜性能。得到了制备自支撑ZnO:Al导电膜的最佳工艺参数:溶液浓度为0.65mol/L;铝掺杂浓度为4at%;陈化时间为48h;干燥温度为150℃,干燥时间为10分钟;预处理温度为260℃,预处理时间为5分钟;镀膜层数为八层;退火温度为700℃。（2）二步法制备绒面结构ZnO:Al薄膜的研究采用磁控溅射法,在自支撑ZnO:Al导电膜上低温溅射制备ZnO:Al薄膜,通过对薄膜微结构、表面形貌、可见光的透过率以及电阻率进行分析,得到在自支撑衬底上制备绒面结构ZnO:Al导电膜的最佳工艺参数:背景压为4.0×10-4Pa,工作压为1Pa,不通氧气（只有氩气）,溅射时间为2小时,衬底温度为300℃。通过四探针和紫外透射谱测试,绒面结构的ZnO:Al薄膜电阻率为10-3Ω.cm量级、可见光透过率大于80%。（3）具有绒面结构的ZnO:Al薄膜在非晶硅薄膜太阳电池的前电极应用制备了用绒面结构ZnO:Al薄膜作为前电极的非晶硅薄膜太阳电池,测试结果表明:其电池的短路电流和开路电压都优于用SnO2:F导电膜作前电极的电池,这说明绒面结构的ZnO:Al薄膜是一种具有陷光性能、能用于非晶硅太阳能薄膜电池透明导电膜的理想材料。