射頻磁控濺射低溫制備ITO薄膜及HIT電池的退火研究.pdf

1、HIT(Hetero-junction with Intrinsic Thin-Layer)太陽能電池同時兼?zhèn)渚w硅和薄膜硅電池的優(yōu)勢，達到了既降低成本又保持高效的目的。本論文主要研究了射頻磁控濺射低溫制備ITO薄膜以及本征氫化非晶硅(a-Si:H)層的真空退火處理對HIT電池性能的影響。
　?。?）1)作為太陽電池的上電極，ITO薄膜優(yōu)異的光電性質(zhì)以及能否實現(xiàn)低溫制備對電池性能均有著重要的影響。本論文利用射頻(RF)磁控濺射系統(tǒng)

2、，研究了O2/Ar流量比、濺射功率P、濺射壓強Pg、沉積溫度Ts、靶基距D以及退火處理等條件對薄膜XRD晶向結構以及光電性質(zhì)的影響。晶向結構以及導電性對參數(shù)變化的依賴遠大于光學性質(zhì)。O2/Ar流量比越大，結晶性越好，電阻率先減小后增加；功率增加，薄膜的擇優(yōu)取向從(222)晶面轉變?yōu)?400)晶面，電阻率持續(xù)下降；溫度為100℃，電阻率最小；退火處理后，薄膜選擇(222)和(400)晶面優(yōu)先生長，并且改善了其結晶性和導電性，透光率基本無明

3、顯變化。最終在O2/Ar流量比0.1/25 sccm、射頻電源功率P=210 W、濺射壓強Pg=0.2 Pa、襯底溫度Ts=100℃、靶基距D=2.0 cm的低溫條件下制備，在200℃熱退火處理60 min后，獲得電阻率為3.8×10-4Ω·cm、可見光范圍內(nèi)平均透光率為89.4％的優(yōu)質(zhì)ITO薄膜。2)在濺射條件和薄膜厚度完全相同的情況下，從SEM、XRD、導電性和透光性等方面，比較直流(DC)和射頻(RF)兩種磁控濺射方法制備出的IT

4、O薄膜在微觀結構和光電特性方面的差異，并且將二者應用于簡單異質(zhì)結電池上進行比較。本實驗中，ITO(DC)比ITO(RF)的表面形貌更加平整，晶粒尺寸比較小且分布均勻；二者的擇優(yōu)晶面也不同，從衍射峰強度來看，ITO(DC)中(222)與(400)晶面對應衍射峰強度相差不大，ITO(RF)中(222)與(400)晶面卻相差很大。(222)晶面與(400)晶面對應的衍射峰強度相當時，薄膜的導電性較好。
　　（2）對有無插入本征氫化非晶硅

5、(a-Si:H)層的電池進行比較。a-Si:H(i)的插入，能夠使得異質(zhì)結界面得到鈍化，其載流子復合幾率減小，電池的PN結性能優(yōu)異。因此插入a-Si:H的簡單異質(zhì)結電池比未插入a-Si:H的電池開路電壓Voc和短路電流Isc都有所提高。
　　（3）主要研究在真空條件下退火時間和退火溫度對單面HIT電池性能的影響。電池的Voc和η隨退火溫度和時間的變化趨勢基本相同，均是先升高后減小。將制備好的a-Si:H(i)在真空條件320℃下退