直流磁控濺射制備優(yōu)質(zhì)ITO薄膜及其在異質(zhì)結(jié)電池中的應(yīng)用.pdf

1、薄膜硅/晶體硅異質(zhì)結(jié)(HIT)電池以其制備工藝簡(jiǎn)單、低成本、高效率和高穩(wěn)定性等優(yōu)勢(shì)迅速成為國(guó)際光伏領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。截至目前，仍然是松下電器（原三洋）引領(lǐng)該電池記錄，它在143.7cm2面積上制備出效率高達(dá)25.6％的HIT太陽(yáng)能電池，且電池厚度僅為98μm。這幾乎達(dá)到了目前晶硅電池效率的最高值。因此針對(duì)該電池的制備與研究，本論文開(kāi)展了以下研究工作:
　　(1)系統(tǒng)研究了直流磁控濺射過(guò)程中Ar/O2流量比、濺射功率、濺射氣壓和襯底溫

2、度等工藝參數(shù)對(duì)ITO薄膜微結(jié)構(gòu)、光電特性等的影響，主要得出以下結(jié)論:
　　1）隨著氧流量的增加，薄膜沿(222)晶面擇優(yōu)取向生長(zhǎng)，結(jié)晶度有所提升，透光率受散射機(jī)制影響呈先升高后緩慢降低趨勢(shì)，電阻率則由于氧空位迅速減少呈先減小后顯著增大趨勢(shì)。
　　2）隨著濺射功率的增加，薄膜從非晶態(tài)轉(zhuǎn)化為結(jié)晶態(tài)，結(jié)晶度迅速升高，透光率較高且變化并不明顯，電阻率因載流子遷移率增大則逐漸減小。
　　3）隨著濺射壓強(qiáng)增大，薄膜沿(400)晶面

3、擇優(yōu)取向生長(zhǎng)，結(jié)晶度先降低后基本無(wú)變化，透光率呈先迅速升高后緩慢降低趨勢(shì)，電阻率先略微減小后增大。
　　4）隨著襯底溫度的升高，薄膜沿(222)、(400)晶面擇優(yōu)取向生長(zhǎng)，薄膜結(jié)晶度上升，透光率整體呈上升趨勢(shì)，電阻率先減小后增大。
　　(2)在制備該異質(zhì)結(jié)電池過(guò)程中，當(dāng)沉積ITO膜時(shí)，為減少對(duì)P層膜高功率離子轟擊損傷，我們采用濺射功率梯度法制備優(yōu)質(zhì)ITO薄膜。研究了功率梯度50W不同厚度對(duì)ITO薄膜微結(jié)構(gòu)和光電特性的影響;

4、其次將該功率梯度法制備的ITO薄膜運(yùn)用于異質(zhì)結(jié)電池。結(jié)果表明:
　　1）隨著50W條件下ITO薄膜厚度的增加，ITO膜結(jié)晶度基本保持不變，透光率先升高后降低，電阻率降低;在濺射功率梯度50W+110W，薄膜厚度10nm+195nm下制備出可見(jiàn)光范圍內(nèi)平均透光率高達(dá)88.9％，電阻率低達(dá)3.7*10-4Ωcm的優(yōu)質(zhì)ITO膜。
　　2）將該優(yōu)質(zhì)ITO薄膜運(yùn)用于異質(zhì)結(jié)電池，得出功率梯度法制備的ITO薄膜降低了異質(zhì)結(jié)電池轉(zhuǎn)化效率。<

5、br>　　(3)為了提高薄膜硅/晶體硅異質(zhì)結(jié)電池開(kāi)路電壓和轉(zhuǎn)化效率，首先探究了SiH4濃度對(duì)P型硅薄膜晶化率、生長(zhǎng)速率和暗電導(dǎo)率的影響;其次研究了SiH4濃度和退火對(duì)異質(zhì)結(jié)電池性能的影響。
　　1）隨著SiH4濃度增大，薄膜由微晶轉(zhuǎn)變成非晶，晶化率下降，生長(zhǎng)率線性增加，暗電導(dǎo)率迅速下降。
　　2）隨著SiH4濃度增大，電池的開(kāi)壓、短路電流和光電轉(zhuǎn)換效率都線性降低。
　　3）退火能夠改善電池性能，提高電池效率。最終制備出