F摻雜ZnO透明導(dǎo)電薄膜的制備及其在太陽能電池中的應(yīng)用研究.pdf

1、由于具備獨特的電學(xué)和光學(xué)特性，氧化鋅(Zinc oxide，ZnO)基透明導(dǎo)電薄膜現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于薄膜太陽能電池，發(fā)光二極管，平面液晶顯示和多種其他光電器件中。目前文獻中報道的ZnO的n型摻雜主要集中在金屬元素的使用上如B、Al、Mn、Ga、In等，而事實上，根據(jù)理論研究，F(xiàn)元素也是一種優(yōu)秀的ZnO的n型摻雜劑。本文中，我們制備了F摻ZnO薄膜(Fluorine-dopedzinc oxide，F(xiàn)ZO)，據(jù)此進行了一系列研究，最終將絨面F

2、ZO薄膜應(yīng)用于非晶硅太陽能電池，驗證其性能。本論文主要包括以下工作:
　　1.在室溫下利用射頻磁控濺射技術(shù)在柔性聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)襯底上制備得到了FZO薄膜，并研究了不同生長參數(shù)對于薄膜性能的影響。0.3 Pa時，薄膜獲得了最好的電學(xué)性能:電阻率7.66×10-2Ωcm，載流子濃度1.31×1020cm-3，Hall遷移率0.62cm2V-1s-1。所有薄膜在300—2000nm的可見和近紅外波段的透過率

3、高于80％。在添加了一層ZnO緩沖層后，得益于晶體沉積質(zhì)量的改善，F(xiàn)ZO/ZnO/PC結(jié)構(gòu)薄膜的電阻率進一步下降到5.82×10-3Ωcm，對應(yīng)Hall遷移率從0.618cm2V-1s-1提升到8.08cm2 V-1s-1。
　　2.結(jié)合傳統(tǒng)溶液法和Ar/H等離子體處理對玻璃襯底上沉積得到的FZO透明導(dǎo)電薄膜進行刻蝕，以得到理想的絨面結(jié)構(gòu)。為了獲得理想的綜合性能，我們利用兩種方面相結(jié)合以改善薄膜表面陷光性能。當(dāng)加入Ar/H等離子體

4、處理時，薄膜晶體質(zhì)量隨H2濃度增大略有改善，Ar/H2=100∶10時，薄膜獲得最小電阻率為1.135×10-3Ωcm，對應(yīng)載流子濃度2.854×1020cm-3，Hall遷移率19.29cm2V-1s-1。Ar/H2=100∶5時，薄膜得到最佳的表面散射度，在550nm處的絨度值為52.14％。單純?nèi)芤悍ㄖ苽涞谋∧ず驮黾恿薃r/H等離子體處理的最優(yōu)的薄膜被應(yīng)用于p-i-n型非晶硅太陽能電池的前電極。對于電池性能的測試表明，最終電池表現(xiàn)