高性能AZO薄膜的制备及其在薄膜太阳能电池中的应用研究

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  本文利用中频脉冲磁控溅射技术制备铝掺杂氧化锌(AZO)透明导电薄膜,使用的是美国AE公司制造的中频脉冲电源,所用靶材为矩形AZO(Al2O3含量 2%)陶瓷靶,主要研究包括以下内容:   1、首先利用中频脉冲磁控溅射在普通玻璃衬底上制备平面AZO薄膜,研究了基底温度、工作压强、溅射功率、氧流量等工艺参数对AZO薄膜结构及光电性能的影响。通过实验分析得出AZO薄膜受基底温度影响最大。当基底温度为300 oC,工作压强为2mtorr,溅射功率为 200W,衬靶间距为 60mm时得到了最佳光电性能的薄膜,此时薄膜可见光范围内平均透过率为85%以上,电阻率最低可达2.97×10-4Ω•cm,薄膜结晶质量良好。   2、用于薄膜太阳能电池做前电极TCO薄膜需要具有绒面陷光结构,为使制备的平面AZO薄膜表面具备陷光结构,将其放于稀释的酸液中浸泡合适的时间,使薄膜表面呈现类似陨石坑形貌的绒面结构。分析了制备的AZO薄膜形成绒面结构之后的表面形貌及不同腐蚀时间对表面微结构的影响。结果表明:当基底温度为 300oC,工作压强为 2mtorr,溅射功率为 160W时制备的薄膜,在质量分数为 0.5%的稀盐酸中腐蚀 40 秒后得到较好的绒面结构。   3、本文的最后将制备的AZO薄膜应用于非晶硅薄膜太阳电池中。经过湿法刻蚀后具有绒面陷光结构的AZO薄膜作为电池的前电极,其短路电流Jsc比平面AZO薄膜提高了1.5个百分点,转换效率增加了1个百分点;AZO薄膜作为非晶硅电池的背反射电极时,短路电流也有明显的提高,并且转换效率提高 1 个百分点左右。与 MOCVD 方法制备的ZnO 薄膜对比发现,磁控溅射制备的 AZO 薄膜作为电池背电极时转换效率不如前者高,有待进一步提升。
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