PET柔性襯底上生長(zhǎng)ZnO-TCO薄膜及薄膜電池應(yīng)用.pdf

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