背界面纳米光子结构提高透明导电氧化物基超薄Cu(In, Ga)Se_(2)太阳能电池电学性能的理论探究

透明导电氧化物(TCO)基超薄Cu(In, Ga)Se_(2)(CIGSe)太阳能电池具有建筑光伏一体化的潜力,然而由于背肖特基结的存在,其增大背复合速率S_b在提高空穴传输的同时也增加了光生电子背复合,从而抑制了其性能的提高。本文使用1D-SCAPS软件对背界面纳米光子结构(NPs)如何提高电池的性能进行理论探究,结果表明,背界面NPs的引入产生了复杂的电学效应。一方面,NPs本身不吸收光能,从而降低了背界面附近的有效光吸收体积,导致背界面光生载流子浓度降低,光生电子的背复合显著降低;另一方面,NPs的引入增加了吸收层厚度,导致空间电荷区(SCR)远离背界面,降低了其对光生电子的收集效率,增加了背复合。在高背复合速率(S_(b)=1.0×10^(7)cm·s^(-1))下,光生载流子浓度降低产生的背复合降低大于SCR移动产生的背复合增加,因此总体的背复合降低。与此同时,背复合的降低还缓解了高S_b时的光生电子损耗,从而解除了随S_b增大而增加的背复合对电池性能的抑制。这些发现为设计和优化TCO基超薄CIGSe太阳能电池提供了参考。

基于透明导电氧化物的小尺寸TE通起偏器

提出了一种紧凑的、宽带大、低损耗的TE通偏振器,利用覆在条形波导中心的透明导电氧化物(TCO)实现,并对其进行了详细分析。通过将这种TCO材料引入条形波导中,可以实现巨大的偏振依赖性,能够使得当前偏振器的长度大大降低。此外,应用顶部金属层来进一步提高偏振器的性能。结果表明,在1.55μm处,消光比为14.3 dB,插入损耗为0.58 dB。

射频磁控溅射工艺参数对掺钨氧化铟锡透明导电薄膜性能的影响

ITO薄膜是目前应用最为广泛的透明导电薄膜,通过在ITO中掺杂其他金属可以进一步改善ITO薄膜的光学和电学性能。本文采用射频(RF)磁控溅射法制备了掺钨氧化铟锡(ITO∶W)透明导电薄膜,研究了薄膜厚度、表面形貌、晶体结构以及光学和电学性能与各溅射参数之间的关系。当溅射功率大于40 W时,制备的ITO∶W薄膜为方铁锰矿结构的多晶薄膜,此时薄膜表面光滑平整而且具有良好的结晶性。在基板温度320℃、溅射功率80 W、溅射时间15 min、工作气压0.6 Pa条件下得到了光学和电学性能优良的ITO∶W薄膜,其方块电阻为10.5Ω/、电阻率为4.41×10^(-4)Ω·cm,对应的载流子浓度为2.23×10^(20)cm^(-3)、迁移率为27.3 cm^(2)·V^(-1)·s^(-1)、可见光(400~700 nm)范围内平均透射率为90.97%。此外,本研究还发现通过调节基板温度影响氧元素的状态可以改变ITO∶W薄膜的电学性能。

硅异质结太阳能电池用透明导电氧化物薄膜的研究现状及发展趋势

硅异质结(SHJ)太阳能电池是目前光伏产业中的重要组成部分,其由于具有高开路电压(V_(oc))等优点而引起了广泛的关注。在硅异质结太阳能电池中,透明导电氧化物(TCO)薄膜层的光学性能和电学性能分别影响着电池的短路电流(J_(sc))、填充因子(FF),进而影响电池的转换效率。近年来,SHJ电池中TCO层的研究主要集中于掺杂的In 2O 3和ZnO体系。本文从硅异质结太阳能电池的不同结构出发,概述了TCO薄膜的光电性能(透过率、禁带宽度、方块电阻、载流子浓度、迁移率和功函数)以及与相邻层的接触对电池性能的影响,介绍了不同体系的透明导电氧化物薄膜在硅异质结太阳能电池中的应用及研究现状,并展望其未来的发展趋势。

SrSnO_(3)作为透明导电氧化物的第一性原理研究

SrSnO_(3)是一种钙钛矿结构的宽带隙半导体,透明性高、无毒且价格低廉,是一种有前景的透明导电氧化物的候选者.本文通过第一性原理计算,获得了SrSnO_(3)的电子结构,着重讨论了SrSnO_(3)的本征缺陷、外界元素掺杂的缺陷形成能及过渡能级,筛选出适宜的掺杂元素并指出了对应的实验制备环境,进一步根据带边能量位置对其电导性能机制进行了探讨.计算结果表明,SrSnO_(3)是一种基础带隙为3.55 eV、光学带隙为4.10 eV的间接带隙半导体,具有良好的透明性,电子的有效质量轻,利于n型电导.在富金属贫氧条件下,As,Sb掺杂SrSnO_(3)可以提升n型电导率;SrSnO_(3)的价带顶位于-7.5 eV处,导带底位于-4.0 eV处,其价带顶和导带底的能量位置均相对较低,解释了其易于n型掺杂而难于p型掺杂,符合宽带隙半导体材料的掺杂规律,最后,Sb掺杂SrSnO_(3)被提出为有前景的廉价n型透明导电材料.

铟锡氧(ITO)和氟锡氧(FTO)透明导电薄膜的表征与分析

本文以射频(RF)磁控溅射方法制备的ITO薄膜和购置的ITO及FTO薄膜为研究对象,通过紫外可见分光光度计表征薄膜样品的透射率,结果表明ITO和FTO薄膜均展现出良好的光学透过率。采用扫描电子显微镜(SEM)观察薄膜样品的表面形貌,所有薄膜样品的表面较为均匀。通过X射线光电子能谱仪(XPS)表征薄膜样品表面的元素、组成、价态和电子态信息,结果表明制备方式与退火处理等因素影响了薄膜样品表面的元素组成与价态,这些信息与薄膜的电学和光学性能具有一定的关联。上述研究结果可以为新型透明导电薄膜的设计和性能提升提供参考。

透明导电材料研究进展

近年来,透明导电材料(Transparent conductive materials, TCM)作为触摸屏、液晶显示器(LCD)、智能窗、太阳电池(Solar cells)、发光二极管(LED)等先进光电子器件中的关键组件,其作用尤其重要。氧化铟锡(ITO)薄膜具有优异的光学和电学性能,是光电器件中应用广泛的透明导电材料。然而,铟元素的稀缺性、易碎性以及沉积过程中对底层薄膜的潜在损坏限制了其在未来新型光电子器件中的应用。开发适应高性能光电器件应用的TCM成为当前研究的重点。本文综述了透明导电氧化物、超薄金属和金属网格、介质层/金属/介质层(Dielectric/metal/dielectric, DMD)、碳纳米管和石墨烯等类型的TCM光电性能、应用领域、近年来相应的研究策略和重要成果、面临的挑战以及未来发展方向。

透明导电氧化物薄膜材料研究进展

透明导电氧化物薄膜被广泛应用于太阳能电池、平板显示器以及透明视窗等制备中,成为不可或缺的一类薄膜。综述透明导电氧化物薄膜的发展现状和发展趋势,阐述透明导电氧化物薄膜的导电机理和载流子散射机制,系统概括出材料体系选择原则。化学计量比的氧化物是不导电的,通过在薄膜中引入缺陷,包括氧空位、间隙原子或者外来杂质等,在禁带中形成缺陷能级,从而改变氧化物薄膜的导电性能,形成透明导电氧化物。根据掺杂离子的不同,即受主掺杂离子和施主掺杂离子,透明导电氧化物包括N型和P型半导体两种。在这种由于缺陷的引入而导电的透明氧化物薄膜中,载流子散射主要包括晶界散射、声子散射、杂质离子散射和孪晶界散射四种,其中晶界散射和杂质离子散射占主导。进一步地,重点介绍In2O3、SnO2和ZnO基掺杂透明导电氧化物薄膜的基本性能及应用。In2O3基透明导电氧化物由于其在制备低电阻率薄膜和半导体加工方面的优势,成为制作透明电极的主要材料,而SnO2和ZnO基透明导电氧化物由于成本低廉,在未来替代In2O3基透明导电氧化物在透明电极制备方面具有巨大的潜力。此外,结合多功能电子器件的发展,提出延展性能好的氧化物/金属/氧化物三明治结构的透明导电氧化物薄膜是将来的发展方向和研究重点。

透明导电氧化物薄膜研究进展

综述了透明导电氧化物(TCO)薄膜的应用和发展,重点阐述了TCO薄膜的透明导电机理以及制备工艺的最新研究进展,同时对其研究和应用前景进行了展望。

透明导电氧化物薄膜的新进展

透明导电氧化物（TCO）薄膜In2O3:Sn和SnO。2:F都已经发展成熟,分别大规模应用于平板显示器和建筑两大领域。最近几年,TCO薄膜的研究又进入了一次复兴时期,研究和开发出几类具有明显特色的新型TCO薄膜。ZnO基TCO薄膜有替代In2O3:Sn薄膜的趋势;多元TCO薄膜材料可以调整其性能来满足某些特殊应用的需求;具有高载流子迁移率的In2O3:Mo薄膜为进一步提高TCO薄膜的性能打开了一条新路;真正的p型TCO薄膜为制造透明电子元器件迈出了第一步。

透明导电氧化物薄膜的研究进展

综述了TCO薄膜的研究进展和应用前景。ITO薄膜是目前应用最广泛的薄膜,AZO薄膜是研究的热点,具有替代ITO薄膜的潜能。TCO薄膜因具有优异的光电性能而被应用在各种光电器件中,例如,平面液晶显示器,太阳能电池等。随着TCO薄膜制备方法的不断改进、成熟以及聚合物基TCO薄膜的开发,TCO薄膜将具有更广阔的应用和发展空间。

喷雾热解法制备p型铟锡氧化物透明导电薄膜

利用喷雾热解法制备了p型铟锡氧化物透明导电薄膜．主要研究了铟含量和热处理温度对薄膜的晶体结构、导电类型和载流子浓度以及光吸收特性等的影响．结果表明,当In／Sn 比较小时,薄膜为金红石结构的二氧化锡,导电类型为n型;当In／Sn比在0．06-0．25范围内且热处理温度T≥600℃时,薄膜仍为金红石结构,但导电类型转为p型的;当In／Sn比超过 0．3时,薄膜中有立方相的In2Sn2O7-x生成,由于氧空位的存在,薄膜又转变为n型．因此要获得p型导电的铟锡氧化物薄膜,In／Sn比不宜过低,也不能过高．热处理温度对薄膜的导电类型也有影响,对于In／Sn=0．2的薄膜,温度低于550℃时薄膜为n型导电,但当热处理温度高于550℃时,由于In3+取代Sn4+,因此薄膜为p型导电．当热处理温度高于700℃时,薄膜中空穴浓度达到饱和数值为4×1018cm-3,与此同时,透射率在可见光范围内仍高达80％以上．

柔性衬底氧化物半导体透明导电膜的研究进展

回顾和评述了柔性衬底氧化物透明导电膜 (包括锡掺杂的三氧化二铟ITO薄膜、铝掺杂的氧化锌AZO薄膜等 )的研究进展情况。报道了在柔性衬底上制备的ITO膜、ZnO膜的光电性质对衬底种类、制备工艺以及制备参数的依赖关系 。

氧化物半导体透明导电薄膜的最佳掺杂含量理论计算

以铝掺杂氧化锌 (Al- doped Zn O,简称 AZO)和锡掺杂氧化铟 (Sn- doped In2 O3,简称 ITO)薄膜为例 ,建立了一个氧化物半导体透明导电薄膜的最佳掺杂含量的理论表达式 ,定量计算的结果 AZO陶瓷靶材中铝含量的理论最佳值为 C≈ 2 .9894% (wt) ,ITO陶瓷靶材中锡含量的理论最佳值为 C≈ 10 .3114% (wt) ,与实验数据相符合 .

新型透明导电氧化物薄膜Nb-TiO_2的研究进展

新型透明导电氧化物薄膜Nb-TiO2因其优异的光电性能成为当今研究的热门材料。本文详细阐述了Nb-TiO2薄膜的光电性能、影响Nb-TiO2光电特性的因素与机理以及目前的研究进展、前沿动态等,着重讨论了载流子浓度及其散射过程对光学透过率和导电性能的影响。

透明导电氧化物薄膜研究的新进展

透明导电氧化物(TCO)薄膜因其良好的光电性能,在光电器件上应用广泛,且已成为研究热点。p型TCO薄膜的出现开辟了透明导电氧化物研究的新领域,红外透明导电氧化物薄膜拓展了TCO薄膜的应用范围。该文综述了近几年p型TCO薄膜的研究进展,并简单介绍了新兴的红外透明导电氧化物薄膜的研究进展。

p型透明导电氧化物薄膜的研究进展

p型透明导电膜是近来发现的一种新型的材料,在透明有源器件、传感器、透明电极和电路等方面具有广泛的潜在应用。近来在这方面的研究取得了一些突出的进展。本文主要综述了关于p型透明导电膜在材料、沉积工艺以及相关器件方面的研究进展。

高价态差掺杂氧化物透明导电薄膜的研究

在实用的透明导电氧化物 (TCO)薄膜中 ,载流子迁移率主要是受电子与掺杂离子之间散射的限制。如果掺杂离子与氧化物中被替代离子的化合价相差较大 ,每个掺杂离子可以提供较多的自由载流子 ,则使用较少的掺杂量就可以获得足够多的自由载流子 ,而且可以获得较高的载流子迁移率和减少薄膜对可见光的吸收 ,是提高 TCO薄膜性能的一条捷径。采用反应蒸发法制备的掺钼氧化铟(In2 O3:Mo,简称 IMO)薄膜中 ,Mo6 +与 In3+的化合价态相差 3,远大于广泛研究和应用的 TCO薄膜材料 In2 O3:Sn、Sn O2 :F和 Zn O:Al中的价态差。IMO薄膜的电阻率可以低至 1.7× 10 - 4 Ω· cm,对 4μm以上波长红外线的反射率和可见光区域的平均透射率 (含 1.2 mm厚玻璃基底 )都高于 80 % ;载流子迁移率高达 80～ 130cm2 V- 1 s- 1 ,远超过其它掺杂 TCO薄膜 ;但是自由载流子浓度只有 2 .5× 10 2 0～ 3.5× 10 2 0 cm- 3。

透明导电铟铋氧化物薄膜的制备及其性能

以氧化铟为主体材料,以铋为掺杂材料,采用真空热蒸发方法研制出2.5%铋掺杂的透明导电氧化物薄膜（IBO）。实验表明：IBO薄膜具有良好的表面形貌,载流子浓度为3.955×10^19cm^-3,载流子迁移率达到50.21cm^2·V^-1·s^-1,电导率为3.143×10^-3Ω·cm,在可见光范围内的平均透过率超过82%,功函数为4.76eV。采用其作为阳极制作的OLED得到最大亮度30230cd/m^2,最大电流效率为5.1cd/A。结果表明IBO是一种良好的光电器件阳极材料。

透明导电氧化物薄膜的研究现状及展望

综述了TCO薄膜的研究现状,ITO和ZAO薄膜是2种主要的TCO薄膜,其中ITO薄膜是目前应用最广泛的薄膜,ZAO薄膜是目前研究的热点,具有替代ITO的潜能。另外,就透明导电膜目前存在的问题以及发展展望进行了分析讨论。