PET柔性襯底上生長(zhǎng)ZnO-TCO薄膜及薄膜電池應(yīng)用.pdf_第1頁(yè)
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1、近年來(lái),柔性硅基薄膜太陽(yáng)電池研究逐漸成為硅基薄膜太陽(yáng)電池研究熱點(diǎn)。國(guó)際上,對(duì)于柔性襯底太陽(yáng)電池,研究人員普遍采用n-i-p型結(jié)構(gòu),而p-i-n型結(jié)構(gòu)研究較少。柔性襯底絨面結(jié)構(gòu)透明導(dǎo)電氧化物(Transparent conductive oxide-TCO)薄膜是p-i-n型太陽(yáng)電池的研究重點(diǎn)。通常情況下,p-i-n結(jié)構(gòu)柔性硅基薄膜太陽(yáng)電池用襯底材料具有高透過(guò)但耐溫性差的特點(diǎn),因此,為適應(yīng)太陽(yáng)電池應(yīng)用,研究如何在低溫下生長(zhǎng)具有絨面結(jié)構(gòu)的柔

2、性襯底TCO薄膜是關(guān)鍵。ZnO作為一種直接寬帶隙半導(dǎo)體材料,在硅基薄膜太陽(yáng)電池的陷光結(jié)構(gòu)中起到重要作用。本文利用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積(Metal organic chemical vapor deposition-MOCVD)技術(shù)低溫下可以自然生長(zhǎng)具有良好絨面結(jié)構(gòu)的ZnO:B薄膜的特點(diǎn),系統(tǒng)并開(kāi)創(chuàng)性地研究了MOCVD技術(shù)在Polyethylene Terephthalate(PET)柔性襯底上低溫生長(zhǎng)ZnO:B薄膜,并將它初步應(yīng)用于硅

3、基薄膜太陽(yáng)電池。論文具體研究?jī)?nèi)容如下:
   一、系統(tǒng)探究了MOCVD技術(shù)沉積參數(shù)對(duì)在PET襯底上生長(zhǎng)ZnO薄膜性能的影響。研究表明,當(dāng)襯底溫度為423K,薄膜生長(zhǎng)反應(yīng)壓力為2.5Torr,B2H6摻雜流量為3.0sccm,薄膜生長(zhǎng)時(shí)間為40分鐘(薄膜厚度約為2.0um)時(shí),薄膜性能最佳。ZnO薄膜具體性能參數(shù)如下:方塊電阻為13.14Ω/sq,電阻率為2.24×10-3Ωcm,載流子濃度為1.09×1020cm-3,載流子遷移

4、率達(dá)到22.2cm2V-1s-1,薄膜在可見(jiàn)光波段的透過(guò)率在80%左右,薄膜表面呈現(xiàn)典型的“類(lèi)金字塔”狀絨面結(jié)構(gòu)。
   二、在以上研究的基礎(chǔ)上,研究PET和glass襯底相同條件生長(zhǎng)的ZnO薄膜各方面性能的差異。研究發(fā)現(xiàn),PET襯底生長(zhǎng)的ZnO薄膜主要存在兩方面問(wèn)題:薄膜表面容易出現(xiàn)裂紋和電學(xué)性能相對(duì)較差。為了解決上述問(wèn)題,本文提出生長(zhǎng)緩沖層的方法,期望達(dá)到既能解決裂紋問(wèn)題,又能提高薄膜電學(xué)性能的效果,主要研究了電子束沉積技術(shù)

5、生長(zhǎng)的SiO2薄膜和MOCVD技術(shù)生長(zhǎng)的本征ZnO薄膜作為緩沖層對(duì)后續(xù)生長(zhǎng)的ZnO:B薄膜的影響。1)SiO2緩沖層有效改善ZnO:B薄膜的裂紋情況,而且提高了薄膜的電學(xué)性能。2)相比較而言,當(dāng)前實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi),MOCVD技術(shù)生長(zhǎng)的本征ZnO薄膜作為緩沖層未能改善ZnO:B薄膜的裂紋情況和電學(xué)性能。此方面研究仍需深入探索。
   三、經(jīng)過(guò)微觀結(jié)構(gòu)以及光電性能等優(yōu)化條件,將得到的PET/SiO2/ZnO:B TCO薄膜應(yīng)用于硅基薄膜太

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