IMO(InO：Mo)透明导电薄膜及其在硅基薄膜太阳能电池应用研究

摘要

本文利用电子束蒸发的方法，以掺杂Mo的In2O3 陶瓷靶为靶材，在普通玻璃衬底上制备了可用于硅薄膜太阳电池的前电极的IMO(In2O3:Mo)透明导电薄膜。研究了衬底温度、氧流量、掺杂浓度、薄膜厚度、生长速率等沉积条件对IMO 薄膜电学、光学、结构特性的影响。利用四探针法测量薄膜的面电阻，载流子浓度和迁移率用霍尔测试系统进行测量，确定在怎样的工艺条件下会得到电学特性较好的薄膜。借助UV-Vis-NIR分光光度计测量薄膜和玻璃的整体透过率。利用X射线光电子能谱仪(XPS)表征薄膜表面及界面组分和化学态，利用X射线衍射仪、场发射扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)观测薄膜的晶体结构和表面形貌，研究工艺条件的改变会对薄膜的晶向、晶粒大小以及表面粗糙度产生怎样的影响。
　　 实验结果表明衬底温度由250℃增加至350℃，AFM与SEM 图像均证明薄膜的表面变得粗糙，其光学、电学特性逐渐提高。在衬底温度Ts=350℃时获得最小电阻率约2.1×10-Ω4cm，薄膜在可见光区及近红外区的平均透过率约78[％]。
　　 而衬底温度Ts=200℃时薄膜仅有约40[％]透过率，经分析XPS 结果认为与薄膜中钼的低价氧化有关。在综合分析已有数据后决定采用梯度速率来制备IMO 薄膜，取得了令人满意的效果。制备出的IMO 薄膜的电阻率为2.0×10-4Ωcm，载流子浓度为5.8×1020cm-3，霍尔迁移率为47.1cm2V-1s-1，在可见光及近红外范围内的平均透过率大于80％。