喷雾热分解法制备绒面SnO2:F薄膜的研究

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SnO2∶F是一种性能优良的光电材料。具绒面结构的FTO薄膜的玻璃基板作为太阳电池的电极材料,在太阳电池结构中发挥着不可替代的作用。因此如何高效、廉价的制备光电性能优良的绒面FTO玻璃基板,对提高电池光电转换效率、降低光伏发电成本等具有重要的意义。  本文以SnCl4·5H2O、HF为原料,工业酒精为溶剂配制了FTO源溶液,采用喷雾热分解工艺制备了具有绒面结构的FTO薄膜。研究探索了沉积温度与薄膜厚度对制备绒面SnO2∶F薄膜的形貌结构和光电性能的影响。具体研究工作如下:  1.使用喷雾热分解工艺在不同沉积温度下制备了膜厚约为150nm的较薄FTO薄膜样品,用XRD、分光光度计、AFM等手段对样品进行分析表征。结果表明:结晶良好的FTO薄膜具有单一的金红石结构,相对低的沉积温度有利于制备出表面光滑致密,晶粒细小的FTO薄膜。随着沉积温度的升高,薄膜的晶粒逐渐长大,薄膜表面出现的微小孔洞使薄膜对光具有一定的散射能力,造成了薄膜的缺陷孔洞发雾。  2.570℃沉积温度下,使用喷雾热分解工艺制备了不同膜厚的FTO薄膜样品。通过对薄膜样品分析表征可知,随着薄膜膜厚的增加薄膜晶粒逐渐长大,薄膜表面孔洞逐渐减少,薄膜的发雾由孔洞缺陷造成的缺陷孔洞发雾向大晶粒尺寸造成的粗糙发雾转变。薄膜的透过率和电阻率随膜厚的增加逐渐下降,光散射透过率呈现先下降后上升的趋势。当膜厚为810nm时,FTO薄膜样品在550nm处的可见光透过率为80.7%,方阻为6Ω/口,平均雾度为11.1%,满足太阳电池用商用TCO基板的主要性能要求。
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