LPCVD技術(shù)沉積的ZnO薄膜及其特性研究.pdf

1、氧化鋅(ZnO)薄膜由于其具有優(yōu)異的光學(xué)和電學(xué)特性被廣泛應(yīng)用于薄膜太陽(yáng)電池(包括硅基薄膜太陽(yáng)電池和CIGS薄膜太陽(yáng)電池等)中作為透明電極，它對(duì)于電池性能具有十分重要的作用。ZnO薄膜材料的制備和性能研究一直是光電器件領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本文主要采用熱罐加熱式低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)方法制備ZnO薄膜，系統(tǒng)研究不同沉積條件對(duì)材料特性的影響，并把ZnO薄膜應(yīng)用在CIGS電池中；同時(shí)，ZnO薄膜在高溫和高濕環(huán)境下的穩(wěn)定性能以及退火后處理工藝

2、對(duì)材料特性的影響也進(jìn)行了深入的研究；此外，通過(guò)干法刻蝕工藝有效地修飾了ZnO薄膜的表面形貌，從而進(jìn)一步提高電池器件性能。主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　1.系統(tǒng)地研究了不同沉積條件包括沉積時(shí)間、襯底溫度和摻雜濃度(摻入B2H6)等對(duì)制備ZnO薄膜不同材料特性的影響。研究結(jié)果表明：LPCVD法制備ZnO薄膜具有相對(duì)高的沉積速率，薄膜的晶體結(jié)構(gòu)、表面形貌、電學(xué)和光學(xué)性能等與各沉積條件密切相關(guān)。在最優(yōu)化的沉積條件下即襯底溫度155℃、工作氣壓為

3、50Pa、DEZ流量為5sccm、DEZ/H2O流量比率為1/4，獲得了具有類(lèi)“金字塔”表面形貌的ZnO薄膜，其具有優(yōu)異光散射特性(Haze@500nm達(dá)到50％)，沉積速率高達(dá)210nm/min，電阻率為1.05×10-3Ω·cm，遷移率高達(dá)39.9cm2/Vs，在可見(jiàn)光和近紅外光波段具有較高的光透過(guò)。優(yōu)化后的ZnO薄膜應(yīng)用于CIGS太陽(yáng)電池中作前電極獲得了10.06%的電池轉(zhuǎn)換效率。
　　2.將ZnO:B薄膜放置于溫度為85℃

4、和相對(duì)濕度為85%的環(huán)境實(shí)驗(yàn)箱中進(jìn)行濕熱處理，系統(tǒng)研究其穩(wěn)定特性。研究結(jié)果表明：濕熱處理后的薄膜表面形貌和光學(xué)性質(zhì)幾乎不變；而ZnO:B薄膜的電阻率由4.4×10-3Ω·cm增加到3.2Ω·cm，這主要是由于水分子和氧原子擴(kuò)散進(jìn)入薄膜晶界造成的。通過(guò)后退火處理，ZnO:B薄膜的導(dǎo)電性能得到一定的提升。此外，與其它透明導(dǎo)電材料如ZnO:Al(AZO)和SnO2:F(FTO)薄膜相比，ZnO:B薄膜具有相對(duì)低的穩(wěn)定性，這主要與材料的制備工藝