ZnO-p-Si異質(zhì)結(jié)制備優(yōu)化及光電性能研究.pdf

1、ZnO是直接帶隙寬禁帶半導(dǎo)體材料，在p型單晶硅上沉積一層ZnO薄膜形成異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池可以與Si形成窗口效應(yīng)，分別吸收不同波長(zhǎng)段的光子，更有效地利用太陽(yáng)能光譜，同時(shí)由于氧化鋅的可見(jiàn)光透過(guò)率高，而硅的主要吸收光正好為可見(jiàn)光，導(dǎo)致可以更好的互不影響地對(duì)光的吸收與轉(zhuǎn)換，理論上可以獲得比硅電池更高的轉(zhuǎn)換效率。ZnO還具有原料豐富、價(jià)格便宜、生長(zhǎng)溫度低、可見(jiàn)光透過(guò)率高、無(wú)毒無(wú)污染、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性好、易刻蝕且可與已發(fā)展非常成熟的硅微電子集成工

2、藝相容等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于太陽(yáng)能電池、透明電極、光波導(dǎo)器件、液晶顯示和窗口材料等
　　 本文使用射頻磁控濺射法在單晶硅襯底上制備ZnO薄膜，并制備面柵形電極和背電極制備成簡(jiǎn)易太陽(yáng)能電池，尤其關(guān)注ZnO薄膜膜厚、襯底加熱溫度和退火溫度等三個(gè)敏感和關(guān)鍵工藝，研究薄膜的結(jié)構(gòu)與各項(xiàng)光電性能得出ZnO薄膜膜厚、襯底加熱溫度和退火溫度對(duì)異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)換性能的影響，得出結(jié)論如下:
　　 1)在適當(dāng)?shù)哪ず穹秶鷥?nèi)，隨著膜厚的增加，

3、在氧化鋅本征吸收的小于380nm波長(zhǎng)段的光的吸收增多，而400nm-800nm波長(zhǎng)段的光吸收減少。
　　 2)若ZnO薄膜過(guò)薄或過(guò)厚，電池的短路電流均會(huì)降低，量子效率與光電轉(zhuǎn)換效率也會(huì)降低。
　　 3)鍍膜時(shí)間在30min的膜厚為153.0nm的樣品最適中，電池性能也最好，開(kāi)路電壓為114mV，短路電流為203.3μA，最大功率為5662nW，轉(zhuǎn)換效率為0.12％。
　　 4)襯底溫度的增加，薄膜樣品的電阻率逐漸

4、降低，透光率逐漸增大;而薄膜的表面粗糙度和顆粒尺寸先增大后減小。太陽(yáng)電池的量子效率與電池性能均為先增大后減少，峰值在襯底溫度為350℃的樣品。
　　 5)襯底溫度為350℃的樣品的薄膜樣品的表面平整度最好，結(jié)構(gòu)最完整，所得的電池的量子效率與電池性能也最好，短路電流為515.3μA，開(kāi)路電壓為270mV，最大功率為28.3μW，轉(zhuǎn)換效率為0.58％。
　　 6)已退火的樣品在薄膜質(zhì)量、光透過(guò)率、量子效率與電池性能等方面上均

5、比未退火的樣品性能要好，說(shuō)明退火能有效的提高薄膜質(zhì)量以及樣品的光電性能。
　　 7)隨著退火溫度的增加，薄膜樣品的晶粒尺寸逐漸增大，c軸擇優(yōu)取向生長(zhǎng)性先變優(yōu)再減弱，粗糙度先減少再稍微增大，光透過(guò)率先增大后減少，異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池的量子效率與電池性能也先變好再減弱。
　　 8)退火溫度為400℃的樣品的結(jié)構(gòu)最完整，缺陷最少，光透過(guò)率最高，光電轉(zhuǎn)換性能也最好，短路電流為1589.0μA，開(kāi)路電壓為194mV，填充因子為0.24