| 【中文题名】 | 用于硅薄膜太阳电池的绒面ZnO透明导电膜的研究 |
| 【英文题名】 | Research of Texture-etched ZnO Thin Films Used on Silicon Thin Film Solar Cells |
| 【学科专业】 | 测试计量技术及仪器 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-10-15 |
| 【中关键词】 | 中频脉冲磁控溅射,绒面ZAO薄膜,衬底温度,溅射功率,工作压力, |
| 【英关键词】 | mid-frequency pulsed magnetron sputtering,Texture-etched ZAO thin films,substrate temperature,spattering power,working pressure, |
| 【分类导航】 | 工业技术>电工技术>独立电源技术（直接发电）>光电池>太阳能电池> |
| 【论文摘要】 |
本文利用中频脉冲磁控溅射技术,以掺杂Al 2wt%的Zn:Al合金靶为靶材,研究了用于硅薄膜太阳电池的ZnO:Al(ZAO)透明导电薄膜,主要完成了以下几方面的工作:
1、本实验使用的是美国AE公司的中频脉冲电源,采用中频脉冲磁控溅射的方法,首先在玻璃衬底上制备平面透明导电薄膜。研究了衬底温度、溅射功率、工作压力等沉积条件对平面ZAO薄膜电学、光学、以及结构性能的影响。结果表明:随着衬底温度(截至到220℃)的升高,溅射功率的增大,工作压力的降低,薄膜电特性得到明显改善。在实验和分析的基础上确定了制备平面ZAO薄膜的最优化工艺条件:衬底温度为220℃,溅射功率为160W,工作压力为292.6mPa。制备出的ZAO薄膜的方块电阻为6Ω,电阻率为3.0×10~(-4)Ωcm,载流子浓度为6.95×10~(20)/cm~3,霍尔迁移率为83.8cm~2/V·s,可见光范围内的平均透过率大于85%。
2、将制备的平面ZAO薄膜在一定浓度的稀HCl中浸泡一定时间,去掉薄膜表面结合不紧密的部分,获得具有陷光结构的绒面ZAO薄膜。研究了衬底温度、溅射功率、工作压力、溶液浓度以及腐蚀时间对绒面ZAO... |
| 【论文题纲】 |
|
摘要 |
4-5 |
|
Abstract |
5-9 |
|
1 绪论 |
9-22 |
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1.1 太阳电池 |
9-14 |
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1.1.1 光伏发展现状与硅薄膜电池发展机遇 |
9-10 |
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1.1.2 硅薄膜电池的优势 |
10-11 |
|
1.1.3 硅薄膜电池发展现状与面临的挑战 |
11-13 |
|
1.1.4 硅薄膜电池发展前景 |
13-14 |
|
1.2 透明导电氧化物薄膜 |
14-16 |
|
1.2.1 透明导电氧化物薄膜概述 |
14-15 |
|
1.2.2 透明导电氧化物薄膜的种类及特点 |
15-16 |
|
1.3 ZnO:Al 透明导电薄膜 |
16-19 |
|
1.3.1 ZnO:Al 薄膜概述 |
16-17 |
|
1.3.2 ZnO:Al 薄膜的特性以及掺杂原理 |
17-19 |
|
1.4 绒面ZnO:Al薄膜 |
19-20 |
|
1.5 问题的提出 |
20-21 |
|
1.6 主要研究内容 |
21-22 |
|
2 太阳电池基础与薄膜性能测试仪器 |
22-44 |
|
2.1 太阳电池工作原理 |
22-31 |
|
2.1.1 pn 结光伏效应的物理基础 |
22-23 |
|
2.1.2 等效电路和光电转换效率 |
23-25 |
|
2.1.3 光电流 |
25-28 |
|
2.1.4 光谱响应和辐射效应 |
28-30 |
|
2.1.5 非晶硅电池工作原理 |
30-31 |
|
2.2 硅薄膜太阳电池的制备工艺及实验设备 |
31-33 |
|
2.2.1 制备工艺 |
31-33 |
|
2.2.2 实验设备 |
33 |
|
2.3 ZnO:Al 薄膜的制备工艺及实验设备 |
33-40 |
|
2.3.1 制备工艺 |
33-39 |
|
2.3.2 实验设备 |
39-40 |
|
2.4 薄膜性能测试仪器 |
40-44 |
|
2.4.1 椭偏测试仪 |
40-41 |
|
2.4.2 分光光度计 |
41-42 |
|
2.4.3 霍尔测试仪 |
42-43 |
|
2.4.4 X-ray 衍射仪 |
43 |
|
2.4.5 扫描电子显微镜 |
43-44 |
|
3 平面ZnO:Al薄膜的制备及分析 |
44-60 |
|
3.1 平面ZnO:Al薄膜的制备 |
44 |
|
3.2 沉积工艺对ZnO:Al 薄膜性能的影响分析 |
44-58 |
|
3.2.1 衬底温度对ZnO:Al 薄膜性能的影响分析 |
45-50 |
|
3.2.2 溅射功率对ZnO:Al薄膜性能的影响分析 |
50-54 |
|
3.2.3 工作压力对ZnO:Al薄膜性能的影响分析 |
54-58 |
|
3.3 本章小结 |
58-60 |
|
4 绒面ZnO:Al薄膜的制备及分析 |
60-72 |
|
4.1 制备绒面ZnO:Al薄膜的方法 |
60-62 |
|
4.1.1 高温高压纯Ar直接溅射法 |
60-61 |
|
4.1.2 H_2O－Ar 混合气直接溅射法 |
61-62 |
|
4.1.3 溅射后腐蚀法 |
62 |
|
4.2 绒面ZnO:Al薄膜的制备 |
62 |
|
4.3 沉积工艺对薄膜绒面效果的影响分析 |
62-70 |
|
4.3.1 衬底温度对薄膜绒面效果的影响分析 |
63-65 |
|
4.3.2 溅射功率对薄膜绒面效果的影响分析 |
65-66 |
|
4.3.3 工作压力对薄膜绒面效果的影响分析 |
66-68 |
|
4.3.4 溶液浓度对薄膜绒面效果的影响分析 |
68-69 |
|
4.3.5 腐蚀时间对薄膜绒面效果的影响分析 |
69-70 |
|
4.3.6 两种绒面ZnO:Al薄膜的比较 |
70 |
|
4.4 本章小结 |
70-72 |
|
5 结论 |
72-74 |
|
5.1 本文总结 |
72 |
|
5.2 本文的主要创新点及不足 |
72-73 |
|
5.3 成果应用前景展望 |
73-74 |
|
参考文献 |
74-78 |
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攻读硕士学位期间发表的论文及参与的科研项目 |
78-79 |
|
致谢 |
79 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.145344 |
