非晶硅衬底制备掺铝氧化锌透明导电膜及性能研究

摘要

ZnO:A1(AZO)透明导电膜具有无毒性、成本低、高的热稳定性和化学稳定性等优势,并且具有优异的光学、电学性质,它作为一种重要的光电子信息材料得到了广泛的研究和应用。无论是非晶硅/晶体硅异质结太阳能电池的透明电极,还是非晶硅薄膜太阳能电池的复合背电极,目前研究主要集中于AZO薄膜的性质,而忽略了沉积AZO薄膜对a-Si膜层造成的影响,及其与a-Si材料相结合之后的性能表现。本文采取射频磁控溅射技术,在非晶硅薄膜上沉积AZO薄膜,对其进行测试表征,研究溅射功率和沉积温度对AZO薄膜以及a-Si膜层性能的影响,优化出基本的制备工艺参数。随后采用在溅射气氛中掺杂H2的方法进一步提高AZO薄膜的性能,分析讨论H2掺杂量和沉积温度对AZO薄膜性能的影响。最后,对不同厚度AZO薄膜的增反作用以及AZO与n-a-Si薄膜之间的接触特性进行了研究。
　　本研究表明：增加溅射功率可以改善AZO薄膜的结晶质量以及电导性,但是过高的功率会对样品造成物理性破坏,不仅使AZO电阻率升高,同时会使非晶硅薄膜厚度减小。随着沉积温度的升高,掺杂与未掺杂H2制备样品的电阻率都表现出明显的下降趋势,同一沉积温度下,掺杂1％H2气氛下制备的AZO薄膜的电阻率明显低于纯Ar气溅射沉积的样品。与高温250℃时不同,低温下100℃下H原子的还原性较低,对薄膜腐蚀作用较弱,没有出现表面发生龟裂的现象。通过改变氢气掺杂量,在 H2掺杂比例为4%时获得电阻率为0.88×10-4Ω·cm的低电阻AZO薄膜,其值仅为同等条件下未掺杂 H2制备的样品的1/5。在n-a-Si膜与 Al之间加入一层AZO薄膜之后,界面保持了良好的接触性能,AZO/n-a-Si的接触电阻随着AZO厚度的增加逐渐减小。AZO/Al复合背电极的增反效果明显。

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第1章 绪 论

1.1透明导电膜的研究背景及应用

1.2 ZnO:Al薄膜的结构及光电特性

1.3 ZnO:Al透明导电膜的研究现状

1.4 ZnO:Al薄膜的制备技术

1.5 本课题的研究目的和内容

第2章 样品的制备及性能表征方法

2.1 非晶硅薄膜衬底的制备

2.2 ZnO:Al薄膜的制备

2.3 薄膜的性能表征方法

第3章 工艺参数对ZnO:Al薄膜性能及非晶Si衬底的影响

3.1 溅射功率对ZnO:Al薄膜性能的影响

3.2 溅射功率对非晶硅层的影响

3.3 沉积温度对ZnO:Al薄膜性能的影响

3.4 沉积温度对非晶硅层的影响

3.5 本章小结

第4章 Ar气中掺杂H2制备ZnO:Al薄膜及性能研究

4.1 掺H2量对ZnO:Al薄膜性能的影响

4.2 沉积温度对掺H2制备ZnO:Al薄膜性能的影响

4.3 低温掺H2制备ZnO:Al薄膜及性能研究

4.4 本章小结

第5章 ZnO:Al/Al复合背电极的初步研究

5.1 实验方案

5.2 ZnO:Al薄膜与n-a-Si接触特性的研究

5.3 ZnO:Al/Al复合背电极的增反作用

5.4 本章小结

结论

参考文献

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