掺铝氧化锌透明导电薄膜的制备与特性研究

• 作 者: 王志刚
• 机 构: 哈尔滨工业大学
• 出 处: 哈尔滨工业大学
• 发表日期: 2011年期
• 关键词: 太阳能电池 掺铝氧化锌透明导电薄膜 光电性能 射频磁控溅射方法 光散射作用

掺铝氧化锌（AZO）具有原材料价格便宜、无毒、H等离子体环境中稳定性好等优点，是一种极具发展潜力的透明导电薄膜材料，然而，目前AZO薄膜的综合光电性能还未达到ITO的水平，如何降低AZO薄膜的电阻率仍然是AZO薄膜的一个重要的研究课题。　　本文采用射频磁控溅射方法制备了AZO透明导电薄膜，研究了衬底温度对薄膜光电性能的影响，优化了AZO薄膜制备的基本工艺参数，随后对优化出的AZO薄膜进行了刻蚀绒面化处理以增强薄膜的光散射作用，提高薄膜太阳能电池的效率。为了降低AZO薄膜的电阻率，本文采用在溅射气氛中通入一定比例H2的方法对AZO薄膜进行氢化处理，研究了衬底温度与溅射气氛中H2含量对氢化AZO薄膜性能的影响。最后将优化出的未氢化AZO薄膜、刻蚀的AZO薄膜及氢化AZO薄膜放入PECVD设备中进行了稳定性测试。　　结果表明：衬底温度对氢化、未氢化 AZO薄膜的电学性能影响都较大，而对薄膜在可见光波段的平均透过率影响不大。使用0.5％稀盐酸对 AZO薄膜进行刻蚀绒面化处理可以有效的增加薄膜的光散射效果，但刻蚀使得薄膜厚度变薄，薄膜的方阻增加。在低温条件下，氢化处理能有效的降低 AZO薄膜的电阻率，在衬底温度为100℃的低温条件下，通过调节溅射气氛中 H2的比例，制备出了方阻与电阻率分别为8.0Ω/□、6.0×10-4Ω·cm的高质量氢化AZO薄膜，该电阻值是同等条件下未氢化 AZO薄膜电阻值的1/3不到，但随着衬底温度的升高，氢化处理对薄膜电学性能的改善效果逐渐减弱。未氢化AZO薄膜、刻蚀AZO薄膜及低温条件下制备的氢化AZO薄膜在高温 H等离子体环境中的光电稳定性都很好，能够满足硅基薄膜太阳能电池制备过程中对透明导电薄膜材料的高条件要求。