AZO薄膜的制備和性能研究及其在CIGS太陽能電池中的應(yīng)用.pdf

1、在當(dāng)今世界能源危機(jī)日益嚴(yán)重的形勢(shì)下，人們對(duì)太陽能電池的研究取得了很大的發(fā)展。高質(zhì)量的太陽能電池，特別是薄膜太陽能電池，其性能強(qiáng)烈的依賴于作為窗口電極的透明導(dǎo)電膜層的性能。目前ZnO:Al透明導(dǎo)電材料以其自身的一些優(yōu)勢(shì)成為了太陽能電池窗口層最常用的材料。因此，與太陽能電池的制備工藝整合起來研究AZO透明導(dǎo)電薄膜的制備工藝，對(duì)于太陽能電池光轉(zhuǎn)化效率的提高和整個(gè)光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重大的意義。
　　本試驗(yàn)采用射頻磁控濺射法，以2wt％A1

2、2O3的ZnO靶材在玻璃襯底上制備AZO薄膜，分別研究濺射氣壓、濺射功率、襯底加熱溫度以及薄膜厚度對(duì)薄膜光電性能的影響，同時(shí)，考慮這些制備參數(shù)在應(yīng)用于CIGS太陽能電池時(shí)的適用范圍，并將AZO薄膜的制備與CIGS太陽能電池制備工藝整合起來，研究薄膜性能對(duì)電池性能的影響。
　　在AZO薄膜的制備與性能研究中，我們以電學(xué)性能為參照標(biāo)準(zhǔn)，得出最佳濺射氣壓為0.05Pa，最佳濺射功率為750W，最佳襯底加熱溫度為220℃。在最佳制備工藝參

3、數(shù)條件下，所制備的AZO薄膜的方塊電阻最低為6.005Ω/sq，電阻率最低為5.9×10-4Ω·cm，遷移率最高為20.3cm2/V·S，同時(shí)，可見光區(qū)范圍內(nèi)透過率為87.5%。在對(duì)濺射氣氛中摻氫制備的AZO薄膜的研究中發(fā)現(xiàn)，用高鋁含量的ZnO靶材摻氫后制備的AZO薄膜其光電性能，尤其是近紅外波段的光透過率并沒有提高，這可能是因?yàn)榘胁闹袖X的含量已經(jīng)很高，導(dǎo)致薄膜中的載流子濃度依然很高，所以近紅外波段的自由載流子吸收依然很高，氫的摻雜起不

4、到降低光吸收的作用。
　　我們將AZO薄膜的不同制備工藝應(yīng)用于CIGS薄膜太陽能電池，來研究AZO薄膜的制備工藝對(duì)電池性能的影響。結(jié)果顯示，過高的濺射功率和襯底加熱溫度會(huì)使電池的性能受到損壞。最終，我們優(yōu)化出應(yīng)用于CIGS薄膜太陽能電池窗口層的AZO薄膜的最佳制備工藝參數(shù)為：濺射氣壓0.05Pa、濺射功率750W、襯底加熱溫度160℃、薄膜厚度700nm。改進(jìn)電池吸收層的制備工藝后，以此工藝沉底電池窗口層，獲得的電池效率最高達(dá)到了