高迁移率IWO薄膜特性及其在薄膜硅/晶体硅异质结太阳电池中的应用研究

采用反应等离子沉积（RPD）技术在玻璃衬底上制备掺W的In2O3（IWO）薄膜,实验发现氧偏压对薄膜特性影响较大。研究氧偏压对IWO薄膜光电特性的影响,低温条件下制备的薄膜结晶性较好,IWO迁移率达到60.0cm2/（V·s）。经过退火处理后,IWO的迁移率达到120.0 cm2/（V·s）以上。基于X射线衍射（XRD）和变温霍尔效应测试分析,高迁移率主要归因于良好的结晶性以及较低的晶界势垒。最后将优化的IWO薄膜应用到薄膜硅/晶体硅异质结（SHJ）太阳电池中,高迁移率有助于提高电池的短路电流和填充因子,获得高达22.3%的光电转换效率。

氧分压对IWO薄膜表面形貌及光电性能的影响

掺钨氧化铟(In2O3:W,IWO)薄膜是一种新型的透明导电氧化物(TCO)薄膜,其中W与In之间存在着较高的价态差,使得IWO薄膜与其他TCO薄膜相比,在相同的电阻率条件下具有载流子浓度低、迁移率高和近红外区透射率高的特点.利用直流磁控溅射法制备了IWO薄膜,利用X射线衍射、扫描电子显微镜、霍尔效应及分光光度计表征了薄膜的表面形貌及光电性能.在工作压力1 Pa、氧分压为2.4×10-1Pa的条件下,实验中制备的IWO薄膜最佳电阻率为6.3×10-4Ω.cm,最高载流子迁移率为34 cm2V-1s-1,载流子浓度达到2.9×1020cm-3,可见光平均透射率约为85%,近红外平均透射率大于80%.

SiO2阻挡层对电子束沉积法生长高迁移率IWO薄膜性能的影响

利用电子束沉积技术在玻璃衬底上制备了IWO(In2O3∶WO3)薄膜和SiO2缓冲层,并将SiO2缓冲层对IWO薄膜性能的影响作了探究。SiO2缓冲层在室温生长。SIMS测试表明:SiO2缓冲层能有效阻挡浮法玻璃中的杂质进入到IWO薄膜。实验获得的具有SiO2阻挡层的IWO薄膜的电子迁移率μ～54.5 cm.2V-.1s-1,电阻率ρ～5.86×10-4Ω.cm,电子载流子浓度n～1.95×1020 cm-3,400～1600 nm光谱区域内的平均透过率～76%。

反应等离子沉积装置的性能研究

反应等离子沉积方法具有离子轰击能量低、薄膜沉积时衬底温度低的特点,可应用于太阳电池、LED(OLED)等的高质量透明导电材料的制备,有利于获得高转换效率的太阳电池。对反应等离子沉积系统进行了研究,并在FLD08型RPD设备上,制备了掺钨透明氧化物IWO薄膜材料,获得了较好的结果。

IWO缓冲层对MOCVD-ZnO：B薄膜性能的影响研究

金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术生长的绒面ZnO透明导电(ZnO-TCO)薄膜应用于Si基薄膜太阳电池上能够形成"陷光结构",以提高薄膜太阳电池效率和稳定性。本文将电子束反应蒸发技术生长的掺W的In2O3(In2O3:W,(IWO)薄膜作为缓冲层,应用于MOCVD-ZnO:B薄膜与玻璃之间,可促进ZnO:B薄膜的生长,并且有效提升薄膜的光散射特性。当IWO缓冲层厚度为20nm时,获得的IWO/ZnO:B薄膜的电阻率为2.07×10-3Ω.cm,迁移率为20.9cm2.V-1.s-1,载流子浓度为1.44×1020 cm-3;同时,薄膜具有的透过率大于85%,且在550nm处绒度较ZnO:B薄膜提高了约9.5%,在800nm处绒度较ZnO:B薄膜提高了约4.5%。

IWO缓冲层对磁控溅射生长绒面HGZO薄膜性能的影响

研究了W掺In2O3(IWO)缓冲层(buffer layer)对磁控溅射直接生长绒面结构H化Ga掺杂ZnO(HGZO)薄膜的微观结构和光电性能的影响。实验发现,加入IWO缓冲层能够有效地增大薄膜表面粗糙度,提高了薄膜光散射能力,薄膜绒度(550nm波长处)由7.05%提高至18.37%;具有IWO缓冲层的HGZO(IWO/HGZO)薄膜的电学性能稍微提升。通过优化工艺条件,当IWO缓冲层厚为10nm时,生长获得的IWO/HGZO复合薄膜方块电阻为3.6Ω,电阻率为6.21×10-4Ωcm,可见光及近红外区域透过率(400～1 100nm)为82.18%,薄膜绒度(550nm波长处)为18.37%。

氧流量对a-IWO薄膜及其薄膜晶体管电学性能的影响

本文采用射频磁控溅射方法,制备了非晶掺钨氧化铟(a-IWO)薄膜及其薄膜晶体管(TFTs),并探讨了溅射过程中氧流量对a-IWO薄膜及其TFTs性能的影响.研究发现,随着沉积过程中氧流量的增加,a-IWOTFTs器件的饱和迁移率降低,阈值电压正向偏移,说明溅射过程中氧流量的增加有效抑制了a-IWO沟道层中氧空位的产生,降低了载流子浓度.当溅射过程中氧气/氩气流量比为2∶28时,制备的TFT器件饱和迁移率为27.6cm2·V-1·s-1,阈值电压为-0.5V,电流开关比为108.