柔性高遷移率氧化鋅基TCO薄膜及其在鈣鈦礦電池中應(yīng)用.pdf

1、透明導(dǎo)電氧化物薄膜是新型光電薄膜中極為重要的一類，其在太陽光譜可見光范圍內(nèi)透明，對紅外光有較強的反射，且電導(dǎo)率較大，因而是一種比較理想的透明電極材料，已在太陽能電池、液晶顯示器、氣體傳感器、智能玻璃等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
　　本論文以氧化鋅基透明導(dǎo)電薄膜及其在鈣鈦礦太陽能電池中的應(yīng)用為研究內(nèi)容，綜合采用脈沖激光沉積技術(shù)，熱蒸發(fā)真空鍍膜技術(shù)，及水熱技術(shù)，制備了鋁、氟摻雜氧化鋅(AZO、FZO)及金屬/氧化鋅復(fù)合薄膜(Cu/FZO、Ag

2、 NW/FZO)，系統(tǒng)研究了其透明導(dǎo)電性能，并將Ag NW/FZO薄膜應(yīng)用到鈣鈦礦電池中，初步研究了其對電池性能的影響。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下:
　　1、研究了PLD法制備的Al、F施主摻雜ZnO(AZO、FZO)薄膜的透明導(dǎo)電性能。以含有ⅢA族/Ⅶ族元素(Al、F等)的化合物為施主摻雜劑對氧化鋅靶材進行摻雜，研究了PLD生長條件，如摻量、氣壓、溫度等，對AZO、FZO薄膜生長及透明導(dǎo)電性能的影響。最優(yōu)生長條件下，玻璃襯底上AZO

3、薄膜電阻率為2.6×10-4Ω·cm，對應(yīng)的載流子濃度為8.4×1020 cm-3，霍爾遷移率28.5cm2/Vs，在可見光范圍內(nèi)的透光率超過85％。在PET襯底上FZO薄膜最優(yōu)電阻率為2.02×10-3Ω·cm，對應(yīng)的載流子濃度為2.47×1020cm-3，霍爾遷移率達到12.5 cm2V-1s-1，透過率超過90％。
　　2、綜合利用PLD法和熱蒸發(fā)法制備了柔性Cu/FZO復(fù)合薄膜，并研究了其透明導(dǎo)電機理。在柔性襯底上沉積不同

4、厚度銅膜，在其上生長一層FZO薄膜形成Cu/FZO復(fù)合薄膜。系統(tǒng)研究了金屬銅層厚度對復(fù)合薄膜的性能的影響。實驗發(fā)現(xiàn)，隨著銅層厚度的增加（3→50 nm），Cu/FZO復(fù)合薄膜電阻率不斷減小(4×10-3→2.2×10-5Ω·cm)，其透過率會隨之下降（80％→5％）?；魻栃?yīng)結(jié)果證實，復(fù)合薄膜電阻率下降主要是由于薄膜載流子濃度的增加，這是由于費米能級的不同，銅層和FZO層接觸時，電子從銅層流向FZO層引起的。
　　3、綜合利用PL

5、D法和水熱法制備了柔性Ag NW/FZO復(fù)合薄膜。研究了銀納米線的長度、旋涂工藝對單層Ag NW薄膜透明導(dǎo)電性能的影響。實驗發(fā)現(xiàn)，長銀納米線(約60 um)比短銀納米線（約15 um）更適合制備透明導(dǎo)電薄膜;當(dāng)懸浮液濃度為4 mg/mL時，銀納米線薄膜面電阻為19.2歐姆/平方，透光率達到90.14％，高于ITO(89.8％)。Ag NW薄膜復(fù)合FZO層后在保持其透明導(dǎo)電性能的同時，還具有較高的霧度(36.5％-38％)，其機械性能也有