薄膜太阳电池用TCO薄膜制造技术及其特性研究

阐述了玻璃衬底、柔性衬底透明导电氧化物薄膜(Transparent conductive oxides-TCO)以及硅基薄膜太阳电池应用方面的最新研究成果。绒面结构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LP-MOCVD技术是制造绒面结构ZnO-TCO薄膜(例如"弹坑"状和"类金字塔"状表面)的主流生长技术;高迁移率TCO薄膜(IMO、IWO、ZnO∶Ga等)以及柔性衬底TCO薄膜是研究开发的重点。

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。

磁控溅射技术室温生长氢化ZnO：Ga薄膜及其特性研究

采用直流脉冲磁控溅射方法,在室温下生长氢化Ga掺杂ZnO薄膜(GZO/H),并通过湿法后腐蚀技术获得绒面结构。研究了室温下H2流量对薄膜结构、光电性能及表面形貌的影响。实验表明,氢化GZO(GZO/H)薄膜具有良好的(002)晶面择优取向生长,引入适当流量的H2可以有效提高薄膜的电学特性,GZO/H薄膜具有更低的电阻率以及较高的迁移率和载流子浓度。当通入H2流量为6 sccm时,薄膜电阻率为6.8×10-4Ω.cm,Hall迁移率达34.2 cm2/V.s,制备的GZO/H薄膜可见光区域平均透过率优于85%。此外,研究了H2流量对湿法腐蚀后绒面GZO/H薄膜表面形貌的影响,提出了一种薄膜绒面结构形成过程模型。

微球组装技术在三维电池衬底中的应用研究

以非晶硅薄膜和聚苯乙烯微球为原材料,采用自组装方法和反应离子刻蚀技术制作非晶硅微米结构,以期应用于三维电池银背电极的制备当中。实验表明,对微球的刻蚀时间进行控制、对非晶硅的刻蚀气压、刻蚀时间进行控制,可获得不同的三维微米结构。采用合适的工艺条件可获得梯形结构、三角形结构,蒸镀银薄膜后能获得约95%的可见光、近红外光散射比率,为三维电池制备提供一种新的实现方法。

End—Hall源沉积类金刚石膜的实验

介绍了采用 End-Hall 源沉积 DLC 膜的方法,在简单说明其工作原理的同时给出了实验的各项技术参数;通过对实验结果和 DLC 膜样品的分析,可看出用 End-Hall 源沉积方式能够消除 RFCVD 沉积方式所带来的边缘效应.

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-TCO薄膜及其在太阳电池中的应用

概括地阐述了ZnO透明导电薄膜(ZnO-TCO)的特性及其在薄膜太阳电池中的应用,介绍了ZnO薄膜在薄膜太阳电池中的应用背景,阐明了它在其中的作用及ZnO-TCO薄膜的主流生长方法,并给出了近年来ZnO-_ TCO薄膜的主要研究结果,最后展望了其应用和发展趋势。

溅射气压对直流电源磁控溅射制备掺铝氧化锌薄膜性能的影响

以ZnO∶Al2O3(2wt%)陶瓷为溅射靶材,采用直流磁控溅射的方法,在普通玻璃衬底上制备ZnO∶Al(AZO)薄膜,研究了溅射气压对AZO薄膜的结构特性、表面形貌及其光电性的影响。XRD和SEM测试表明所有样品均为多晶六角纤锌矿结构,薄膜呈(002)晶面择优生长。用体积百分比为0.5%稀盐酸对制备的AZO薄膜进行腐蚀制绒,腐蚀后其表面形貌随溅射气压的不同而改变。在适当溅射气压下(～1.5m Torr)制备的薄膜,通过溅射后腐蚀工艺,可获得表面形貌具有特征陷光结构的AZO薄膜,其表面呈现"弹坑"状,薄膜的绒度随表面形貌的不同而变化。同时通过优化制备工艺,所有溅射气压下制备的AZO薄膜在可见光及近红外范围的平均透过率大于80%,电阻率低于8.5×10-4Ω·cm,可以满足硅基薄膜太阳电池对透明前电极光电性能的要求。

退火对活性层P3HT:PCBM性能的影响

采用匀胶机旋涂成膜的方法在手套箱中制备了P3HT:PCBM薄膜,详细研究了退火处理对薄膜的吸收、晶体结构以及表面形貌的影响,并全面阐述了它们之间的联系。结果发现退火后薄膜的吸收增强,吸收峰的峰位有所红移,通过XRD测试研究表明是因为薄膜出现了不同程度的晶化,主要是P3HT发生了部分晶化。对表面形貌进一步研究发现退火后薄膜的表面粗糙度有所增加,并形成了一定清晰可见的互穿网络,薄膜发生品化,使薄膜性能得到大大改善。将优化得到的材料用于太阳电池中,电池结构为glass/ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/Al,在AM1.5,100mW/cm^2条件下测试获得电池效率1.41%。

VHF-PECVD制备不同衬底温度微晶硅薄膜结构研究

采用微区拉曼散射、傅立叶变换红外吸收和光热偏转谱对VHF PECVD制备的不同衬底温度硅薄膜进行了微结构分析.结果表明:随衬底温度的升高,薄膜逐渐由非晶向微晶过渡,晶化率(Xc)逐渐增大,样品中的氢含量逐渐降低.在200～250℃条件下制备的微晶硅薄膜具有低的缺陷密度.通过优化工艺条件制备出了效率达7.1%的单结微晶硅太阳电池,电池厚度仅为1.2μm,且没有ZnO背反射电极.

厚度对电子束蒸发制备IMO薄膜性能的影响

通过电子束蒸发法制备In2O3:Mo(IMO)薄膜,详细研究了厚度对薄膜光电性能的影响.当薄膜厚度为=35 nm时,XRD谱与SEM图像均证明薄膜基本上处于非晶态(存在少许纳米晶粒),其光学特性优良而电学特性较差;随着薄膜厚度增加,薄膜的晶体结构变得较完善,晶粒增大,薄膜电学性能取得到了改善,在薄膜厚度=150 nm时获得最小电阻率～2.1×10-4 cm,而光学特性有所恶化.通过性能指数比较,d=110 nm厚度的IMO薄膜光电性能较好.

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。

一种基于LCoS时序彩色显示降低SDRAM时钟频率的方法

提出了一种3W_FIFO+1SDRAM+1R_FIFO架构的LCoS时序彩色显示系统,降低了对SDRAM时钟频率的要求,提高了系统稳定性。分析了常规LCoS时序彩色显示和本文研究的改进型硬件架构上的不同,改进型通过3个W_FIFO将RGB数据分开存储到SDRAM不同位置,再通过R_FIFO从SDRAM不同位置读出分离的RGB信号,以此来提高数据传输效率;接着通过理论计算和Modelsim软件仿真,来验证系统在降低SDRAM的时钟频率情况下,也能够正常稳定工作。

高速微晶硅薄膜沉积功率利用效率的测量与优化

为了实现低成本微晶硅薄膜的高速沉积,需要尽可能的优化工艺参数,特别是提高功率利用效率对于降低生产成本,以及提高工艺稳定性都具有重要的意义。文中对射频等离子体增强化学气相沉积系统的各部分功率消耗进行了测量与分析,发现实际用于辉光放电的功率利用率仅为10%以下;腔室的寄生电阻自身消耗功率占30%左右,且寄生电抗分布情况对匹配器的功率消耗影响较大。通过对系统硬件的改造,降低了寄生电抗的影响,显著地提高了功率耦合效率,在高反应气压条件下的功率利用率达到60%以上。

基于CS-LCOS显示系统的RGB光源时序驱动设计

鉴于CS-LCOS微型显示系统亮度和色域难以兼顾的问题,文章提出一种新型的RGB光源时序驱动方式,一改以往RGB光源驱动占空比相同的驱动方式,根据RGB光源的实际发光特性对其占空比进行合理分配。结果表明,此驱动方式在保证高显示色域的情况下,可以显著提升出射亮度,有效地提高了CS-LCOS显示系统的显示效果和实用性。

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%。

W-Ti共掺杂ZnO靶材的烧结及其特性

本文根据高价态差掺杂原理,采用常压烧结技术制备了低电阻率的W-Ti共掺杂ZnO陶瓷靶材(WTZO),并研究了烧结温度及烧结气氛对靶材特性的影响。结果表明:当烧结温度为1200℃时,WTZO靶材的特性较好。随着烧结温度的升高,WTZO靶材的相对致密度先快速增大后缓慢减小,方块电阻先降低后升高。烧结气氛对WTZO靶材特性的影响显著,烧结气氛为空气时,靶材的方块电阻为12.18Ω/□,相对致密度为94.3%;当烧结气氛为高纯Ar气时,靶材的方块电阻为1.253Ω/□,相对致密度为96.7%。

人眼入射波前像差和出射波前像差的差异

利用临床采集的人眼波前像差、角膜地形图和眼轴数据,在光学软件Zemax中构建了60只个性化眼模型,得出在瞳孔直径为6mm和3mm时的入射波前像差和出射波前像差.在6mm瞳孔下,入射波前像差大小为3.753μm,出射波前像差大小为3.074μm,差异有统计学意义(显著性值<0.05).其中,入射波前像差和出射波前像差的离焦项差异大小为1.131μm,约占总差异的82%.入射波前像差和出射波前像差的球差项差异大小为0.185μm,约占总体差异的13%.6mm瞳孔下,除去高阶像差项,出射波前像差和入射波前像差的离焦项、像散项、彗差项和球差项均具有统计学差异性.而在3mm瞳孔下,入射波前像差为0.804μm,出射波前像差为0.732μm,两者具有统计学差异性(显著性值<0.05).入射波前像差和出射波前像差的离焦项差异大小为0.133μm,约占总体差异的80%.除去像散项,出射波前像差和入射波前像差的离焦项、彗差项、球差项和高阶像差项均具有统计学差异性.研究表明,无论在大瞳孔还是在小瞳孔下,人眼的入射波前像差和出射波前像差均具有统计学差异性.

衬底温度对MOCVD法沉积ZnO透明导电薄膜的影响

研究了衬底温度对MOCVD技术制备的ZnO薄膜的微观结构和光电特性影响.XRD和SEM的研究结果表明,衬底温度对ZnO薄膜的微观结构有显著影响,明显的形貌转变温度大约发生在175℃,低于175℃,薄膜呈镜面结构,晶粒为球状,高于177℃的较高温度范围,薄膜从“类金字塔”状的绒面结构演化为“岩石”状显微组织;随着温度增加,薄膜的晶粒尺寸明显增大.绒面结构的未掺杂ZnO薄膜具有17.96cm2/V.s的高迁移率和3.28×10-2Ω.cm的低电阻率,对ZnO薄膜的进一步掺杂和结构优化有望应用于Si薄膜太阳电池的前电极.

微晶硅薄膜的制备及结构和稳定性研究

采用甚高频等离子体增强化学气相沉积技术制备了不同衬底温度的微晶硅薄膜.利用傅里叶变换红外吸收对制备薄膜进行了结构方面的测试分析.结果表明:随衬底温度的升高,材料中的氢含量总的趋势下降;傅里叶变换红外吸收和二次离子质谱测试结果都显示薄膜中氧含量随衬底温度的升高而增加(在1019cm-3量级);与高衬底温度相比,低衬底温度制备的材料易于后氧化,这说明低温制备材料的稳定性不好.