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1、第28卷第5期太阳能学报Vol28,No52007年5月ACTAENERGIAESOLARISSINICAMay,2007文章编号:02540096(2007)05050404HIT太阳电池中ITO薄膜的结构和光电性能11,22,31,23任丙彦,刘晓平,许颖,王敏花,廖显伯(1河北工业大学(院部)信息功能材料研究所,天津300130;2北京市太阳能研究所,北京100083;3中科院半导体所表面物理室,北京100083)摘要:采用射频磁控溅射技术在不同射频功率下沉积了ITO薄膜,并
2、将其应用于HIT太阳电池。分析了薄膜的-4结构、光电特性。结果表明,在120W时制备的薄膜很好地兼顾了电阻率和光透过率,其电阻率为34810cm、在350~800nm波段的平均光透过率为871%,将其应用于HIT太阳电池上,电池的转换效率可达1338%。关键词:氧化铟锡薄膜;射频磁控溅射;陶瓷靶;HIT太阳电池中图分类号:0472,0482,0484文献标识码:A功率下制备了氧化铟锡薄膜,对其结构和光电性能0引言进行研究,并将优化的ITO薄膜应用于HIT太阳电透明导电薄膜材料已广泛应用于太阳电
3、池、平池,获得转换效率约为1338%的太阳电池。面显示、特殊功能材料窗口涂层及其它光电器件领1实验域。氧化铟锡薄膜(ITO)是具有代表性地透明导电-4薄膜,其最低电阻率达10cm量级,可见光谱范采用射频磁控溅射系统制备氧化铟锡薄膜。用围内透过率90%以上,其优异的光电性能使之成为规格为10mm76mm26mm的载玻片作衬底,制具有实际应用价值的透明导电薄膜材料。目前已形备前用化学试剂对衬底进行清洗,然后用去离子水成了一定的商业生产规模,是平面液晶显示器件中冲洗干净并用高纯氮气吹干。氧化铟锡陶瓷靶材的
4、不可或缺的透明电极材料。因此制备性能良好的氧纯度为99999%,靶直径为3英寸、厚度为5mm,靶化铟锡薄膜非常必要。材与样品间距为12cm。实验时本底真空度为85-4在氧化铟锡薄膜制备技术上常用直流磁控溅射10Pa,并进行5min的预溅射(以清洁陶瓷靶材表[1~2][3~4][5]法、射频磁控溅射法、化学气相沉积法、真面),其它工艺参数如表1所示。[6]表1溅射沉积氧化铟锡薄膜所用的工艺参数空蒸发和电子束蒸发工艺。新近发展起来的制备[7][8]Table1Thetechnologicalparameter
5、sofpreparationITO技术:脉冲激光沉积法、溶胶凝胶法和喷射高filmsbyradiofrequencymagnetronsputtering[9]温热分解工艺等也取得了较大进展。上述方法中衬底温度溅射功率氩气流量溅射气压研究和应用最广泛的是磁控溅射技术。在溅射过程/!WsccmPa中,溅射离子的能量较高,高能离子沉积在衬底上进20030~1904008行能力转换,产生较高的热能,使得溅射薄膜与衬底薄膜的电阻采用数字式四探针测试仪进行测具有良好的附着力,且溅射镀膜密度高、针孔少、薄量,
6、采用椭圆偏振仪测量样品的厚度,样品的可见光膜性能良好;而且溅射技术成本低,适合沉积大面积透过率用Cary紫外可见光分光光度计来检测,采用薄膜。X射线衍射仪研究了薄膜的微观结构。采用射频磁控溅射技术,在低温时从溅射功率2结果与讨论角度优化ITO薄膜并将其应用于HIT太阳电池的文章很少。本文采用射频磁控溅射方法在不同的溅射21电学性能收稿日期:20060619基金项目:河北省自然科学基金项目(F2005000073)5期任丙彦等:HIT太阳电池中ITO薄膜的结构和光电性能505对于HIT太阳电池
7、而言,窗口层ITO薄膜的电述,我们认为是溅射功率较高,溅射出的高能粒子在阻率是一个重要参数,对电池的填充因子影响很大。某种程度上损坏了生长的薄膜。另外,光透过率最图1所示为溅射功率对ITO薄膜电阻率的影响曲高点对应的波长有所不同,这是薄膜的厚度略有不线。由图可见,电阻率随射频功率的增加而降低,当同所致。-4功率为120W时薄膜的电阻率降至34810cm,当功率升至190W时,电阻率略有增加。图2ITO薄膜透光率与波长的关系Fig2DependenceofopticaltransmittanceofIT
8、Ofilmsonwavelength图1电阻率随射频功率的变化关系23光电性能的优化Fig1Variationoffilmresistivitywithsputteringpower由图1和表2我们发现,ITO薄膜的电阻率和光功率过高或过低都会影响薄膜的电阻率,射频透过率随射频功率的变化趋势并不一致,电阻率在功率从30W增加到190W时,氩离子能量增加,溅射12
