绒面结构ZnO薄膜及其表面处理

本文制备出(110)峰取向的绒面结构MOCVD-ZnO:B薄膜并提出CH3COOH湿法刻蚀的表面处理技术。研究表明,绒面结构ZnO:B薄膜具有"类金字塔"晶粒形状;处理前后ZnO:B薄膜的微观结构,方块电阻和光学性能变化不大。适当的表面处理有助于使薄膜表面趋于柔和,有望改善ZnO/Si界面特性,从而应用于μc-Si薄膜太阳电池。

太阳电池用绒面结构ZnO-TCO薄膜及光管理研究进展

主要阐述了近年来薄膜太阳电池用绒面结构氧化锌(ZnO)透明导电氧化物(Transparent conductive oxides,TCO)薄膜以及光管理设计方面的研究进展。主要包括溅射&湿法刻蚀技术、等离子体刻蚀玻璃衬底技术、等离子体处理修饰ZnO薄膜表面技术、修饰层改善ZnO薄膜表面技术、梯度杂质掺杂技术、复合特征尺寸生长设计以及直接生长绒面结构ZnO薄膜技术和宽光谱ZnO薄膜生长设计等。此外,对薄膜太阳电池中的先进光管理(Light management)结构设计及新材料应用进行了探讨和展望。

溅射压强对Sc掺杂ZnO薄膜绒面结构的影响

采用射频磁控溅射方法,分别在0.5Pa,1.0Pa,1.5Pa以及2.0Pa的溅射压强下制备出了Sc:ZnO(SZO)薄膜,并用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、紫外可见光分光光度计等设备对样品的晶体结构、表面形貌及光学性质进行了表征。结果表明,当溅射压强为1.5Pa时,SZO薄膜沿平行于衬底的(100)方向择优生长,形成了织构化的表面形貌,陷光效果增强,可见光透过率达到87%,同时其光散射能力也有了显著提高。

绒面ZnO薄膜的生长及其在太阳电池前电极的应用

研究了MOCVD技术制备的不同B2H6掺杂流量下ZnO薄膜的微观结构和光电性能变化.XRD和SEM的研究结果表明,ZnO薄膜具有（110）峰择优取向的绒面结构特征.当B2H6流量为10sccm时,在6cm×6cm面积玻璃衬底上生长出厚度为1000nm,方块电阻为~12Ω/□,平均透过率大于80%,迁移率为30.5cm2/（V.s）的绒面结构ZnO薄膜.PL谱测试表明B掺杂提高了ZnO薄膜的晶体质量,有力地说明了B掺杂ZnO薄膜具有更好的电学稳定性;低压H2氛围中退火可以有效提高ZnO薄膜的电子迁移率.将其用作Si薄膜太阳电池的前电极,电池性能与日本Asahi-UtypeSnO2作前电极的电池具有同等效果.

ZnO:Al绒面透明导电薄膜的制备及分析

利用中频脉冲磁控溅射方法,采用Al掺杂(质量百分比2%)的Zn(纯度99.99%)金属材料为靶材制备平面透明导电ZnO:Al(ZAO)薄膜。利用湿法腐蚀方法,将平面ZAO薄膜在0.5%的稀盐酸中浸泡一定时间后,形成表面凹凸起伏的绒面结构。研究了平面ZAO薄膜的结构特性以及衬底温度、溅射功率和腐蚀时间对绒面ZAO薄膜表面形貌的影响,并对腐蚀前后薄膜的电阻变化进行了分析。结果表明:高温、低功率条件下制备的绒面ZAO薄膜表面形貌较好,在硅薄膜太阳电池中具有潜在的应用前景。

太阳电池用绒面ZnO-TCO薄膜制备技术及特性的研究进展

概括阐述了薄膜太阳电池用绒面结构ZnO透明导电薄膜(ZnO-TCO)方面的最新研究进展。绒面结构ZnO-TCO薄膜可以提高薄膜太阳电池效率和稳定性并降低生产成本。磁控溅射技术和MOCVD(LP-MOCVD/LPCVD)技术是制备绒面结构ZnO-TCO薄膜(例如"弹坑"状和"类金字塔"状表面)的主流生长技术,而喷雾热分解技术则是正在开发的非真空法低成本工艺路线。论述了2种主流技术生长ZnO-TCO薄膜的发展历程,并重点讨论了近期关于绒面ZnO-TCO薄膜微观结构、电学以及光学等特性与工艺关系的研究结果。进一步降低成本和实现大面积产业化是绒面ZnO-TCO薄膜拓展应用的发展趋势。

绒面ZnO透明导电薄膜

采用孪生ZnO (Al2 O3 ∶2 % )对靶直流磁控溅射制备高透过率、高电导率的平面ZnO薄膜 (迁移率为 5 .5 6cm2 /V·s,载流子浓度为 4 .5 7× 10 2 0 cm-3 ,电阻率为 2 .4 6× 10 -3 Ω·cm ,可见光范围 (380～ 80 0nm)平均透过率大于 85 % )。用酸腐蚀的方法 ,可以获得绒面效果 ,而反应气压对绒面效果没有影响 ,薄膜的电学特性没有变化 ,绒面对光散射作用增强 ,导致相对于平面ZnO薄膜的透过率要低一些 (可见光范围平均透过率大于 80 % )。

绒面ZnO:Al(ZAO)透明导电薄膜的制备

利用中频交流磁控溅射方法,采用氧化锌铝(98wt%ZnO+2wt%Al2O3)陶瓷靶材制备了绒面ZAO(ZnO∶Al)薄膜,考察了所制备的绒面ZAO薄膜与绒面SnO2∶F薄膜在绒度、粗糙度、表面形貌以及电学性质的差异,利用原子力显微镜对薄膜表面形貌进行了分析并计算出薄膜表面粗糙度,利用紫外可见分光光度计和电阻测试仪测量了薄膜的光学、电学特性。结果表明:所制备的绒面ZAO薄膜具有与绒面SnO2∶F薄膜相比拟的各种性能,在非晶硅太阳电池中具有潜在的应用前景。

ZnO∶Al绒面透明导电薄膜性能研究

利用中频脉冲磁控溅射方法,以掺杂质量2%Al的Zn(纯度99.99%)金属材料为靶材制备平面透明导电ZnO∶Al(ZAO)薄膜,利用湿法腐蚀方法,将平面ZAO薄膜在一定浓度的稀盐酸中浸泡一定时间,使其形成表面凹凸起伏的绒面结构。研究了溅射功率、工作压力、腐蚀时间以及溶液浓度对绒面ZAO薄膜表面形貌的影响,并对腐蚀前后薄膜的电阻变化进行了分析。结果表明:低功率、低气压、腐蚀时间20 s、溶液浓度0.5%的条件下制备的绒面ZAO薄膜表面形貌较好,在硅薄膜太阳电池中具有潜在应用前景。

腐蚀法制备绒面ZnO透明导电薄膜

利用中频脉冲磁控溅射系统制备高透过率、高电导率的平面ZnO薄膜。对平面ZnO薄膜进行短时间弱酸腐蚀,可以获得绒面效果的ZnO透明导电薄膜。分析了工作气压和衬底温度对薄膜绒面结构的影响,获得了适合薄膜太阳能电池的绒面ZnO透明导电薄膜。当压力控制在1.92Pa左右,衬底温度150～170℃范围内沉积的薄膜具有最佳的绒面和较低的电阻率,电阻率可达5.57×10-4Ω·cm,载流子浓度2.2×1020cm-3,霍尔迁移率40.1cm2/V·s,在可见光范围平均透过率超过85%。

B掺杂量对LPCVD生长大面积ZnO透明导电薄膜性能的影响

采用低压化学气相沉积（LPCVD）技术在大面积的玻璃衬底上制备了B掺杂ZnO（BZO）透明导电薄膜,研究了不同B2H6掺杂量对BZO薄膜微观形貌、导电能力及其均匀性、透光率等性能的影响。结果表明,所制备的BZO薄膜表面具有自生长的绒面结构;B2H6掺杂量由30 sccm增加到60 sccm,BZO薄膜的方阻由28.6Ω/□减小到14.1Ω/□,导电能力显著增强同时方阻均匀性也明显提升;BZO薄膜在长波区的透光率随B2H6掺杂量的增加而明显降低,综合透光率结果,最佳B2H6掺杂量控制在6090 sccm之间。

绒面掺铝氧化锌薄膜的制备及其特性研究

采用磁控溅射法在较低温度下制备出室温电阻率为3.4×10-4Ω.cm,可见光范围内平均透过率为84%的掺铝的氧化锌(ZnO∶Al(AZO))薄膜。通过乙酸和盐酸溶液的腐蚀制备绒面AZO薄膜,利用X射线衍射(XRD)、紫外/可见光谱仪和扫描电子显微镜(SEM)研究了不同酸溶液及溶液浓度对薄膜微观形貌和光电性质的影响。XRD测量结果表明薄膜呈六角纤锌矿结构,且具有良好的c轴取向。UV-Vis紫外可见光谱结果表明薄膜具有良好的透过率。SEM结果表明使用盐酸溶液比乙酸更容易获得陷光的绒面结构,薄膜在质量分数为0.5%的盐酸中腐蚀25 s后形成了相对较好的绒面结构。

梯度掺杂生长绒面结构ZnO:B-TCO薄膜及其特性研究

采用新的金属有机化学气相淀积(MOCVD)-ZnO镀膜工艺技术-梯度掺杂技术生长绒面结构。研究ZnO:B-TCO薄膜。结果表明,梯度掺杂技术可有效增加薄膜晶粒尺寸和提高光散射作用。并且,梯度掺杂技术有效地提高了薄膜在近红外区域的光学透过率,有利于应用于宽谱域薄膜太阳电池。生长获得的MOCVD-ZnO薄膜,其薄膜电子迁移率为24 cm2/V,电阻率为2.17×10-3Ω.cm,载流子浓度为1.20×1020cm-3,且在小于1 000 nm波长范围内的平均透过率大于85%。

衬底温度对MOCVD-ZnO薄膜特性的影响

利用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)生长技术,制备本征ZnO薄膜,并研究薄膜的结构、形貌及光电等性能。结果表明:衬底温度对ZnO薄膜的微观结构、电学、光学及表面形貌等有显著影响。在衬底温度为180℃时获得电阻率为2.17×10-2Ω.cm。平均透过率为85%的低电阻、高透过率、结晶质量高、表面呈绒面结构的本征ZnO薄膜。对本征ZnO薄膜进一步掺杂和结构优化有望用于硅薄膜太阳能电池的前电极。

绒面AZO干法制备及性能研究

利用射频溅射方法,制得AZO透明导电膜,并用离子束刻蚀制备绒面,得到绒面AZO透明导电膜。比较刻蚀前后光电性能及表面形貌,发现透过率稍有下降,在可见光波段透过率在80%以上;电阻率略有上升,但仍保持在10-3?·cm数量级,最低为2.91×10-3?·cm;刻蚀后薄膜表面形貌变化较大,大多数薄膜表面呈现"坑状"结构,横向尺寸在0.5?1.0μm,开口角在120°左右,表面粗糙度从7.29nm上升到36.64nm。薄膜具有较好的表面微结构,在作太阳能电池前电极方面有较好的应用前景。

绒面AZO最新研究进展及应用

掺铝氧化锌(AZO)透明导电膜作为一种光电性能优异的透明导电膜(TCO)受到研究人员的广泛关注,并被认为是当前大规模使用的传统铟锡氧化物(ITO)的替换材料。绒面AZO薄膜因其电阻率低、高透过率且具有良好的陷光效果,可以提高太阳能电池的光电转换效率,而被认为是太阳能电池前电极的理想材料。综述了绒面AZO透明导电膜的制备方法和性能研究现状,并针对AZO的国内外研究状况提出了今后的发展趋势和研究方向。

太阳能电池用ZnO-TCO薄膜研究进展

介绍了ZnO透明导电薄膜的基本特性,制备技术,其中磁控溅射技术和MOCVD技术是制备太阳能电池用ZnO透明导电薄膜的主流生长技术,论述了这两种制备技术的原理、技术特点、制备绒面ZnO薄膜的研究进展,并对ZnO透明导电薄膜的发展趋势做了展望。

随机腐蚀结构对薄膜硅太阳能电池效率的影响

采用碱腐蚀单晶硅得到的绒面结构为基底制备太阳能电池。金字塔绒面形貌用扫描电镜观察,反射率用紫外-可见分光光度计进行测试。比较了15%~23%w.t.Na2CO3+4%w.t.NaHCO3的混合溶液95℃腐蚀20 min在降低反射率方面的效果。以n-100型单晶硅为衬底,采用直流磁控溅射、热蒸发等技术制备Al/AZO/P-H:硅太阳能电池,初步探讨了绒面结构对氢化硅太阳能电池短路电流和开路电压的影响。

反应磁控溅射直接生长绒面结构ZnO：Al-TCO薄膜及其特性研究

利用反应磁控溅射技术,在玻璃衬底上直接生长获得了"弹坑状"绒面结构的ZnO:Al-TCO薄膜。通过梯度O2生长(GOG,gradual oxygen growth)方法改善ZnO薄膜的透过率和绒度特性,并且具有较好的电学性能。通过优化实验,GOG方法生长ZnO:Al薄膜(薄膜结构:11.0sccm/10R+9.5sccm/15R)的"弹坑状"特征尺寸为300～500nm,可见光范围透过率达到90%,方块电阻约为4.0Ω/□,电子迁移率为17.4cm2/V-1.s-1。大面积镀制的ZnO:Al具有良好的绒面结构和电学均匀性,可应用于光伏(PV)产业化推广应用。

生长条件对GaAs/Si薄膜结构特性的影响

该文介绍以单晶Si为衬底,热壁外延制备适合作太阳电池的GaAs多晶薄膜.采用电子探针(EPMA)测定薄膜的组分、表面与剖面形貌,x射线衍射(XRD)分析生长薄膜的结构特性.并分析了各种工艺条件对GaAs薄膜结构特性的影响,得出制备表面呈绒面结构、晶粒为柱状结构、可用作廉价、高效GaAs太阳电池衬底的多晶薄膜材料的最佳生长条件:源温为900℃,衬底温度为700℃,生长时间为3h.