绒面zno薄膜的生长及其在太阳电池前电极的应用

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1、第!"卷!第#期半!导!体!学!报5678!"!(68#!$$#年#月%&'()*)+,-.(/0,1*)2'%,(3-%4,.*+97:!!$$#绒面N"7薄膜的生长及其在太阳电池前电极的应用"陈新亮Q!薛俊明!孙!建!赵!颖!耿新华"南开大学光电子薄膜器件与技术研究所!南开大学光电子薄膜器件与技术天津市重点实验室!南开大学光电信息技术科学教育部重点实验室!天津!R$$$#P#摘要!研究了2,%53技术制备的不同M!&O掺杂流量下J,薄膜的微观结构和光电性能变化8X.3和*)2的研究结果表明!J,薄膜具有"PP$#峰择优取向的绒面结构特征8当M!&O流量为P$

2、A??I时!在O?IgO?I面积玻璃衬底上生长出厚度为P$$$JI!方块电阻为$P!%&/!平均透过率大于"$c!迁移率为R$_Z?I!&"5+A#的绒面结构J,薄膜8;0谱测试表明M掺杂提高了J,薄膜的晶体质量!有力地说明了M掺杂J,薄膜具有更好的电学稳定性'低压&!氛围中退火可以有效提高J,薄膜的电子迁移率8将其用作*N薄膜太阳电池的前电极!电池性能与日本/AFEN[-@:B>*J,!作前电极的电池具有同等效果8关键词!2,%53'绒面J,薄膜'M掺杂'前电极'太阳电池<)66$O"ZZ'#!"$)'"PPZ&中图分类号!4(R$Y_$ZY!!!文献标

3、识码!/!!!文章编号!$!ZR[YP##"!$$##$#[P$#![$O应用可以有效增强光散射!改善陷光效果!它对提高C!前言F[*N!#?[*N和-IN?<6I6

4、尤为重要8F[*N$&的光学带宽为发")M.)#!喷雾热分解"AB5左右!其吸收系数在短波方向较高!而#?[*N$胶法"A67[K>7#等8应用于*N薄膜太阳电池及其&的光学带宽约为P_P>5!其吸收系数在长波方向组件的J,薄膜!国际上主要是磁控溅射和较高!并能吸收到红外长波区域!这就使太阳光谱能2,%53技术8利用磁控溅射法制备薄膜太阳电池得到更好利用8然而!微晶*N是间接带隙半导体材用J,薄膜!通常采用/7掺杂得到较低电阻率"$料!这限制了其光学吸收系数8如果在单一光程通过eYP$%+?I#的镜面结构'

5、为应用于太阳电池前电的情况下!没有几个微米厚度的薄膜!入射光不会被极!溅射后的J,薄膜须采取湿法刻蚀才能形成绒(PY$PO)完全吸收'为了缩短薄膜生产时间降低成本!必须加面结构!以期获得良好光散射能力8调制绒面入陷光结构8另外!对于F[*N$&太阳电池加入陷光结构时!湿法腐蚀起关键作用!因此!在大面积腐蚀结构!可以进一步减薄吸收层厚度!减少*U[光致J,薄膜形成绒面结构时具有高的风险性和造成(Y)衰减效应"即光照情况下!非晶*N材料的缺陷态材料浪费"腐蚀后薄膜厚度减少#8然而!2,%53(P#$P`)密度增加!当这种材料用于太阳电池时!太阳电池性技术可直接生长出

6、绒面结构的J,薄膜!薄能发生衰退#!有利于提高光稳定性!并且吸收层材膜生长过程为无粒子轰击的热分解过程!沉积温度料"*N本征层#的光学吸收可以通过增加太阳辐射低!并且借助紫外光照!可有效降低电阻率至$P$eY(P)(!$)的光程得以提高8近年来!绒面结构特征"-陨石%+?I数量级8另外!2,%53技术可以实现高坑.状或者-类金字塔.状表面#的J,透明导电氧速度/大面积电学特性和厚度均匀的J,薄膜生化物"@J@?6JC9?@NH>6VNC>!4%,#薄膜的长!符合产业化的发展要求8"天津市自然科学基金"批准号$$YRO$Y`PP#和国家重点基础研

7、究发展规划"批准号$!$$O%M!$!O$!!!$$O%M!$!O$R#资助项目Q通信作者8)IFN7$?V7<9SE69!POR8?6I!!$$O[P![!R收到!!$$#[$![!R定稿"!$$#中国电子学会第#期陈新亮等$!绒面J,薄膜的生长及其在太阳电池前电极的应用#"$'本文研究了M掺杂对J,薄膜微观结构和光电特性的影响!在O?IgO?I面积玻璃衬底上制备出了光电性能优良的绒面结构J,薄膜!并且作为*N薄膜太阳电池前电极应用效果良好8D!实验(")J,薄膜利用2,%53技术制备8实验中!二乙基锌和水的流量分别设定为!$!和YY#&#I67INJ