GZO透明导电薄膜的制备及其应用研究

【摘要】本文利用射频磁控溅射技术制备GZO透明导电薄膜,研究了溅射压强、溅射功率、高温退火、H等离子处理等工艺对薄膜性能的影响,制得了光电性能优异的GZO透明导电薄膜。在此基础上,设计了GZO薄膜用作硅基太阳能电池透明窗口和电极的新型太阳能电池,开展了前期测试与研究。主要工作内容包括：1.采用射频磁控溅射技术在玻璃衬底上生长了高透明导电的GZO薄膜,研究了溅射压强、溅射功率对GZO薄膜结构、形貌、电学性能、光电性能的影响以及GZO薄膜在H等离子体中的稳定性和在不同气氛下的高温稳定性。薄膜均呈现C轴择优取向生长,在可见光范围平均透过率均大于90%。GZO薄膜在300℃、0.2Pa、180W条件下获得最优光电性能。氩气气氛和真空下退火的GZO薄膜电学性能明显提高,而氧气气氛退火的则相反。H等离子体处理后的GZO薄膜表面粗糙度明显增加,而GZO透明导电薄膜在H等离子体环境中的光电性能表现稳定,验证了H等离子体处理用于GZO物理制绒的可行性。2.在GZO透明导电薄膜制备已经比较系统的基础上,设计了GZO用作透明窗口和电极的新型晶体硅太阳能电池。GZO透明导电薄膜作为收集载流子的窗口,可减少银栅电极的使用,减少载流子横向运动引起的高接触电阻,并增加有效受光面积,降低成本。随后,考虑到要在高温下制备背电极,我们进行了退火处理及测试表征,分析讨论了退火对GZO/Si、背电极接触和电池性能的影响。之后改进了电池结构设计,加入一层ITO缓冲层,电池的开路电压、短路电流密度及电池光电转换效率都显著增加,并分析了具有不同膜厚的ITO对复合膜和对电池性能的影响。
【作者】李霞；
【导师】叶志镇；吕建国；
【作者基本信息】浙江大学，材料科学与工程，2014，硕士
【关键词】磁控溅射；GZO薄膜；GZO/ITO复合膜；透明电极；太阳能电池；

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