MOCVD技術(shù)生長寬光譜高性能ZnO-B-TCO薄膜的研究.pdf

1、為充分利用太陽光，寬光譜高效率疊層薄膜太陽電池被成為研究重點。而作為電池第一窗口層的前電極TCO材料，也自然要求在較寬波長范圍內(nèi)具有較高的光透過率。為了更好地將前電極ZnO-TCO材料應用于全光譜高效疊層薄膜太陽能電池。本文利用金屬有機化學氣相沉積(metal organic chemical vapordeposition-MOCVD)技術(shù)在新的工藝條件下生長獲得可見光及近紅外區(qū)域透過率均大于80％的寬光譜透過ZnO-TCO薄膜，且與

2、其他制備TCO材料的技術(shù)相結(jié)合改善ZnO-TCO薄膜的表面微觀結(jié)構(gòu)，具體研究內(nèi)容如下：
　　 (1)提出“梯度摻雜”新工藝技術(shù)，即在ZnO薄膜生長的不同階段采用不同摻雜劑的量。研究了“一梯度摻雜”技術(shù)和“多梯度摻雜”技術(shù)對MOCVD-ZnO：B薄膜性能的影響。結(jié)果表明，“一梯度摻雜”技術(shù)能夠有效提高MOCVD-ZnO薄膜的晶粒尺寸，進而提高薄膜對光的散射能力。同時，“一梯度摻雜”技術(shù)生長的MOCVD-ZnO：B薄膜在可見光和近紅

3、外區(qū)域(<1400 nm)均具有較高的光透過率，大于85％。而“多梯度摻雜”技術(shù)，由于各個摻雜量下薄膜生長不充分，薄膜的綜合性能較“一梯度摻雜”技術(shù)生長的薄膜仍需優(yōu)化提高。
　　 (2)詳細研究了HF酸腐蝕玻璃襯底對ZnO薄膜表面形貌的影響。結(jié)果表明，HF酸腐蝕襯底，能夠有效提高MOCVD-ZnO：B薄膜在近紅外區(qū)域的散射透過率。且用濃度為40％的HF酸腐蝕襯底40 min時，薄膜在近紅外區(qū)域(900 nm～1400 nm)的散

4、射透過率提高了～10％。
　　 (3)設計了雙層結(jié)構(gòu)以改善ZnO薄膜的性能。首先研究了濺射HGZO薄膜分別作為緩沖層和覆蓋層，對MOCVD-ZnO：B薄膜性能的影響；其次研究了電子束蒸發(fā)技術(shù)生長的IWO薄膜作為緩沖層對MOCVD-ZnO：B薄膜性能的影響。最后研究了平面MOCVD-ZnO：B薄膜作為覆蓋層對絨面MOCVD-ZnO：B薄膜性能的影響。結(jié)果表明，HGZO薄膜和IWO薄膜作緩沖層，能夠有效增大薄膜的晶粒尺寸和光散射能力

5、。HGZO薄膜作覆蓋層，獲得的雙層結(jié)構(gòu)薄膜表面顆粒的邊緣變得圓滑。平面MOCVD-ZnO：B作覆蓋層，能夠改善薄膜表面顆粒間的狀況。
　　 (4)將生長獲得的ZnO薄膜應用于Si基薄膜太陽電池。與“恒定摻雜”技術(shù)生長的ZnO：B薄膜相比，“梯度摻雜”技術(shù)生長的ZnO：B薄膜作為前電極，能夠有效提高Si基薄膜太陽電池(尤其是微晶硅電池)的短路電流密度。同時，通過在絨面MOCVD-ZnO：B表面覆蓋一層平面MOCVD-ZnO：B薄膜