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ZnO是一种II-VI族的宽禁带结构的多功能材料，为六角纤锌矿结构，具有优良的压电、光电、气敏、压敏等特性，近年来受到普遍关注。掺杂的ZnO(如Al or Ga doped ZnO，简称ZAO or ZGO)透明导电膜，作为一种重要的光电子信息材料也得到了广泛的研究，ZAO和ZGO薄膜除了具有与目前得到广泛应用的ITO薄膜相比拟的光学、电学性质外，还具有成本低、资源丰富、无毒性、高的热稳定性和化学稳定性等优势，是非常有开发潜力的透明导电薄膜，在太阳能电池、液晶显示器、电磁防护屏等领域具有广阔的应用前景。
本论文利用孪生对靶直流磁控溅射系统研究了应用于硅薄膜太阳电池特别是聚酰亚胺柔性衬底硅基薄膜太阳电池上的铝掺杂和镓掺杂的氧化锌透明导电薄膜的制备和性能，主要内容如下：
1.在室温下的纯Ar气氛围中采用孪生对靶直流磁控溅射法制备铝掺杂氧化锌(ZnO:Al)薄膜。靶为ZnO陶瓷靶。研究了Ar气流量和衬底到等离子体区对Al掺杂氧化锌透明导电薄膜的结构特性、电学特性、光学特性的影响。通过优化工艺参数，获得了电阻率为4.5×10-4Ω·cm可见光透过率在80％以上的ZnO薄膜，适合作为薄膜太阳电池的窗口层或透明导电电极。
2.在室温下采用孪生对靶直流磁控溅射工艺在玻璃衬底上制备出高质量的镓掺杂氧化锌透明导电膜，研究了薄膜厚度对该薄膜的结构、光学及电学特性的影响。制备的ZnO:Ga是具有六角纤锌矿结构的多晶薄膜，最佳择优取向为(002)方向。随着薄膜厚度的增加，衍射峰明显增强，晶粒增大。优化反应条件，薄膜的电阻率达到4.69×104Ω·cm，在可见光范围内平均透过率达到了85％以上。
利用薄膜干涉原理分析得出了单层镓掺杂氧化锌薄膜(ZGO)作为增透减反膜的最佳厚度并做实验进行了验证和分析，得出了实际情况下的最佳厚度。通过调整顶电极P层类型和ZGO厚度，研究镓掺杂氧化锌薄膜与P层界面接触特性ZGO/P隧穿结对电池特性的影响。
将不同厚度的ZnO:Ga薄膜(350nm—820nm)在柔性聚酰亚胺衬底nip非晶硅薄膜太阳电池中，随厚度的增加，电池的填充因子和效率都得到了提高，通过优化反应条件制备出了效率达到7.09％的非晶硅薄膜太阳电池。
3.采用孪生ZnO(Ga2O3:3wt％)对靶直流磁控溅射制备出高透过率和电导率的平面ZnO透明导电薄膜，迁移率为16.4 cm2/V·s，载流子浓度为5.41×1020cm2，电阻率为7.04×104Ω·cm。，在可见光范围的透过率大于85％。对平面ZGO薄膜采用溅射后湿法腐蚀的方法，在0.5％的稀盐酸浸泡一定时间进行腐蚀，去掉薄膜上结合不紧密的部分，得到表面凹凸不平的绒面的ZnO:Ga薄膜，腐蚀后薄膜晶粒减小，反射率比平面ZGO有了很大的下降，从接近20％下降到了10％左右。薄膜的电学特性没有变化，绒面对光散射作用增强，导致相对于平面ZnO薄膜的透过率要低一些(可见光范围平均透过率大于80％)。并对其各个性能进行了测试研究，得出了比较好的优化参数并应用于硅基薄膜太阳电池，获得了比较好的效果。