MOCVD生長寬光譜絨面結(jié)構(gòu)ZnO-TCO薄膜及其應(yīng)用研究.pdf

1、透明導(dǎo)電氧化物薄膜(TCO)是硅基薄膜太陽電池的重要組成部分，作為太陽電池的窗口層材料，應(yīng)具有較高的電導(dǎo)率、在可見光區(qū)域和近紅外區(qū)域有高的光透過率以及具有較好的表面形貌。本文主要研究利用金屬有機化學(xué)氣相沉積技術(shù)(MOCVD)生長ZnO薄膜，并在前人研究的基礎(chǔ)上，通過改進沉積工藝技術(shù)有效改善了ZnO薄膜的光電性能和表面形貌，具體研究內(nèi)容如下:
　　 (1)優(yōu)化ZnO緩沖層(buffer layer)，即在ZnO薄膜生長的初始階段改

2、變H2O/DEZn的流量比。結(jié)果表明:“富氧”的緩沖層降低了薄膜的載流子濃度，從而增加了ZnO∶B-TCO在近紅外區(qū)域的透過率，薄膜在850nm-1500nm波長范圍內(nèi)的平均透過率達(dá)到了83％（含2mm厚玻璃襯底）。同時，薄膜的電學(xué)性能和表面形貌同常規(guī)條件下生長的ZnO∶B相比變化不大。
　　 (2)改變硼烷(B2H6)摻雜劑的摻雜順序及模式。實驗發(fā)現(xiàn)硼烷摻雜劑在ZnO薄膜生長的不同階段所起的作用是不同的。采用“三明治”摻雜結(jié)構(gòu)

3、的ZnO薄膜不僅其遷移率有了較大幅度的提升:由21.4cm2/Vs提高到29.8 cm2/Vs，并且表面光散射能力得到了進一步的提高。另外，薄膜的載流子濃度有一定程度的下降，從而提高了薄膜在近紅外和紅外光區(qū)域的透過?！叭髦巍睋诫s結(jié)構(gòu)的ZnO薄膜較“梯度摻雜”結(jié)構(gòu)的ZnO薄膜相比具有明顯的優(yōu)勢。
　　 (3)在ZnO薄膜表面沉積一層氧化銦摻錫(ITO)薄膜（熱蒸發(fā)技術(shù)生長）來對ZnO∶B薄膜的表面進行改性，使后續(xù)ZnO薄膜沿(0

4、02)方向生長。那么后續(xù)ZnO薄膜的表面形貌就為平面結(jié)構(gòu)，通過這層薄膜的覆蓋，原有的類金字塔表面形貌有了很大的變化，晶粒表面變得比較圓潤，有利于后續(xù)硅基薄膜的生長。
　　 (4)將采用以上工藝沉積的ZnO∶B薄膜應(yīng)用于非晶硅／微晶硅鍺疊層太陽電池。在電池制備條件尚未充分優(yōu)化的條件下，以ZnO∶B薄膜作為前電極的電池效率達(dá)到了9.04％，與以傳統(tǒng)SnO2∶F作為前電極的電池相比，電池短路電流密度和電池效率均呈現(xiàn)明顯提高。并且電池的