薄膜太阳电池用TCO薄膜制造技术特性研究

摘要

磁控溅射＆湿法刻蚀技术和LP-MOCVD技术是制造绒面结构ZnO-TCO薄膜的主流生长技术;绒面结构可以提高薄膜太阳电池效率和稳定性，从而降低生产成本。rn 高迁移率TCO薄膜以及柔性衬底TCO薄膜是当前研究开发的重点。本文概括地阐述了玻璃衬底以及柔性衬底透明导电氧化物薄膜(transparentconductive oxides，TCO)及其在硅基薄膜太阳电池应用方面的最新研究成果。具体内容：①利用磁控溅射技术，采用Zn-Al合金靶和ZnO陶瓷靶低温(Ts～200～280℃)制造绒面结构ZnO-TCO薄膜并应用于硅基薄膜太阳电池(包括a-Si薄膜电池以及μc-Si薄膜电池)，可实现玻璃衬底镀膜尺寸S=30 cm×30cm。磁控溅射技术镀制znO-TCO薄膜过程中适当加入H2有效提高了薄膜的光电性能。②利用LP-MOCVD技术实现在PET等柔性衬底上低温生长绒面结构ZnO-TCO薄膜，方块电阻～10～20Ω，PET/ZnO可见光范围透过率75％～80％，初步应用于a-si薄膜电池转换效率达6.3％(电池结构：PET/ZnO/pin-a-Si/A1)，其中薄膜材料及薄膜电池生长温度～125～150℃。③镀制高迁移率In2O3基薄膜，即IMO薄膜、IWO薄膜以及IM/WO薄膜。主要薄膜生长技术有梯度速率镀膜以及共掺杂技术。薄膜厚度～100 mn时，电子迁移率达～67.1 cm2/Vs，可见光及近红外区域透过率～75％～90％。④CH3COOH溶液湿法刻蚀调制MOCVD-ZnO薄膜表面形貌特征，改善了TCO/Si薄膜界面，从而提高了薄膜电池性能。⑤缓冲层技术应用：衬底(包括玻璃衬底或者柔性衬底)与TCO薄膜之间镀制适当的缓冲层(buffer)，有效提高了薄膜性能。