磁控濺射法生長ITO薄膜及其在HIT太陽電池中的應用.pdf

1、隨著礦物能源的日漸消耗和全社會生態(tài)環(huán)境意識的提高，可再生能源受到越來越多的關注。太陽能作為其中的佼佼者有著無可取代的優(yōu)勢。而在太陽能的諸多應用中又以太陽能電池為代表。太陽電池中向陽面上的電極稱為面電極，其要求既要有良好的光學透過率也要有優(yōu)異的電導性。目前應用最為廣泛的面電極材料為TCO(Transparent Conductive Oxide)材料。而ITO則是應用最廣泛，性能最優(yōu)異的TCO材料之一。
　　氧化銦錫(Indium

2、Tin Oxide)簡稱ITO是一種重摻雜、高簡并的n型半導體材料，其結構為體心立方錳鐵礦。常見的 ITO薄膜沉積方法有磁控濺射法，電子束蒸發(fā)法，溶膠-凝膠法等。本文主要研究磁控濺射法制備ITO薄膜的性能及其在HIT太陽電池上的應用，主要分為以下幾個方面:
　　(一)研究了磁控濺射法生長ITO過程中對非晶/微晶硅襯底產(chǎn)生的影響和損傷
　　在濺射的過程中的高載粒子會對硅基襯底產(chǎn)生一定的損傷。鑒于濺射 ITO， ZnO等TCO材

3、料的過程中產(chǎn)生的負離子為O-，故對襯底的損傷有以下兩種：1. O-對襯底的氧化作用，2.載能粒子和射線對晶格的影響。其具體表現(xiàn)為:單晶硅的少數(shù)載流子壽命降低，微晶/非晶硅薄膜的電導性變差，透過率曲線有所偏移，晶化率發(fā)生變化。針對這些問題，用wxAMPS軟件進行了模擬計算。這些損傷會使發(fā)射層缺陷增大，硅片少子壽命下降進而對 HIT太陽電池的轉換效率產(chǎn)生影響。
　　(二)設計了太陽能電池面電極專用的品質因子
　　在TCO薄膜中，

4、電學性能和光學性能常常是相互矛盾的兩個指標。為了得到其最優(yōu)解，人們設計了品質因子來衡量其綜合性能。常見的品質因子有ΦTC， FOM，作為普適的指標對評價TCO薄膜的優(yōu)劣起了很大作用。但其在衡量太陽電池面電極的應用中存在兩個缺陷：1，不同太陽電池的可吸收波段不同，傳統(tǒng)品質因子沒有因此做出調整，2太陽電池一般使用 AM1.5光源進行模擬而傳統(tǒng)品質因子中并沒有體現(xiàn)。本文根據(jù)以上不足，在原有品質因子的基礎上引入AM1.5光譜數(shù)據(jù)，設計了太陽電池

5、面電極專用的品質因子。
　　(三) ITO薄膜作為面電極在單晶非晶異質結太陽電池(hetero-junction with intrinsic thin-layer, HIT)太陽電池中的應用
　　在多數(shù)薄膜太陽電池中，pn結薄膜材料直接沉積在ITO玻璃上，因此只要考察ITO在玻璃上的生長特性就可滿足應用要求。而對于HIT電池，ITO薄膜沉積在非晶硅層之上。故不能直接對其電學和光學性能進行測量。針對這一問題，我們采取在相同的