论文部分内容阅读
透明导电氧化物（TCO）薄膜以其优异的光电性能被广泛应用于各行各业,在薄膜太阳能电池这一方面尤为突出。随着薄膜太阳能电池的飞速发展,对于具有高透光且导电性能优良薄膜的实际需求日益激增,许多研究人员把目光集中到具有优异光电性能的新型薄膜制备上。现有对于这类薄膜的制备方法大多比较复杂或者是缺乏对于薄膜性能的系统化分析研究,而关于TCO薄膜表面抗反射层/结构的制备及其光电性能研究却鲜有报道。基于此,本文提出通过激光处理掺氟二氧化锡（FTO）和掺铝氧化锌（AZO）薄膜并结合镀膜工艺,在薄膜表面制备出抗反射层/结构,系统研究了制备方法、相关机理以及沉积膜层厚度和激光参数对薄膜光电性能的影响,获得了一些具有意义的研究结果。1、采用532 nm纳秒脉冲激光对沉积AZO驱动层以及Ag膜层的网格FTO薄膜进行激光去除,在固定激光参数的条件下,系统研究了AZO驱动层以及Ag层厚度对薄膜样品表面形貌、晶体结构以及光电性能的影响,并对AZO驱动层机理和Ag纳米粒子（Ag NPs）抗反射效果进行了探讨分析。实验结果显示,不同AZO驱动层和Ag层厚度会使薄膜表面槽内形成不同尺寸和不同分布规律的Ag NPs,这些Ag NPs给薄膜样品带来的抗反射效果以及综合光电性能各不相同。在AZO驱动层厚度为20 nm,Ag层厚度为150 nm时,所得薄膜样品平均透光率为79.95%,平均反射率为8.04%,方块电阻为7.11Ω/sq,最高的品质因子为1.50×10–2Ω–1,优于原始FTO薄膜以及未引入AZO驱动层下所得薄膜样品的光电性能。2、采用532 nm纳秒脉冲激光对AZO薄膜进行单向激光刻蚀处理,制备得到AZO薄膜表面抗反射光栅结构。系统研究了离焦量、扫描速度、线间距以及能量密度对薄膜表面形貌、晶体结构以及光电性能的影响,同时也对刻蚀光栅结构的抗反射机理进行了探讨。结果发现,过窄/过宽的光栅线间距（对应于光栅周期）以及过低/过高的能量密度（对应于光栅高度）都不能够让薄膜获得最优的抗反射效果。在不同激光参数下,附加激光退火作用以及激光刻蚀部分去除AZO层的竞争影响也会造成薄膜光电性能的差异。在本章实验中,当离焦量为焦后0.2 mm,扫描速度为5 mm/s,线间距为40μm以及能量密度为0.6 J/cm2时,所制备得到的薄膜光栅结构具有最佳的抗反射效果并且能够同时获得最优的激光退火效果。激光刻蚀所得薄膜样品的平均透光率,平均反射率,方块电阻以及品质因子分别为87.77%、9.09%、9.38Ω/sq和2.89×10–2Ω–1,均优于原始AZO薄膜。3、采用532 nm纳秒脉冲激光对AZO薄膜进行双向激光刻蚀处理,在前一章实验基础上,垂直于单向光栅方向进行同参数下的激光二次刻蚀。对比研究了单向光栅与双向光栅在表面形貌、晶体结构以及光电性能方面的差异。结果发现,双向光栅表面更多的AZO层被激光去除导致薄膜样品导电性能有所下降,而更多AZO层被去除以及附加激光退火作用效果的二次优化使薄膜的光学性能有所提升,在两者竞争影响下,通过比较综合光电性能发现双向光栅整体优于单向光栅。本实验中,双向光栅薄膜样品的平均透光率,平均反射率,方块电阻以及品质因子分别为88.23%、8.73%、9.57Ω/sq和2.99×10–2Ω–1,这要远远超过原始AZO薄膜的光电性能并且也稍优于单向光栅。