HIT电池中的TCO技术进展

《HIT电池中的TCO技术进展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、HIT电池中的TCO技术进展王文静中科院电工研究所中国科学院大学TCO的要求电学特性载流子收集和向前后金属的传递对于a-Si(n)和a-Si(p)的能带弯曲的优化（功函数匹配）与Ag或Cu的接触电阻低光学特性减反射透光率（300~1200nm），限制在IR处的吸收没有对a-Si层的损坏柔和的沉积条件（<200℃，无离子轰击）阻止金属杂质的扩散（Cu…）适合组件封装稳定性没有蜕化（空气、水汽）透明导电膜的矛盾TCO要求高电导率σ=Nμ——应该提高载流子浓度和迁移率，以提高电导率N的提

2、高会造成因自由载流子的等离子震荡而造成的在IR段的吸收（FCA）→高迁移率（μ）的材料→高FF+高Jsc目前大部分人使用的是ITO（InO:Sn）23In稀缺，很贵→无In材料透明导电膜的要求掺杂↓μ↑晶粒尺寸↑矛盾氧空位↓II体电阻↓掺杂↑N↑电阻↓氧空位↑σ=Nμ矛接触电阻↓ΔE↓功函数匹配盾I中短波透过率↑透过率↑长波N↓掺杂↓透过率↑一、TCO膜的光学特性ITO的晶体结构O空位：InO多出2个电子InO是方铁锰矿结构23-x23施主杂质一个晶胞中含16个化学式的InO：Sn掺杂：多出1个5S电子23

3、8个In3+处于b位置受主杂质O间隙：In2O3+x多出2个空穴24个处于d位置2Sn·O”——补偿Sn4+补偿导致中性杂质，未激活，降低迁移率，却没有对导电的贡献。TCO膜中的吸收过程对于费米能级在禁带中的半导体，吸收主要来自于：带间跃迁掺杂杂质到能带边的跃迁对于ITO，光损失来自于光吸收：带间跃迁光反射：带内跃迁—离子散射TCO的光损失模型带间跃迁强吸收T带内跃迁强反射R解释带内跃迁的标准模型共三种：OJL模型简谐振子理论Drude模型厚度为1.656微米的ITO薄膜的透射谱和反射谱吸收随迁移率的

4、变化提高迁移率可以减低长波吸收TCO薄膜在固定载流子浓度下，吸收随迁移率的变化不同的载流子浓度对于反射与吸收特性的影响??∞??????????=??????????????m*=0.35mceε=4.48∞????=1320nm1870nm2960nm降低电子浓度：提升透过率提高迁移率：降低长波吸收不同的ε∞的透射和反射率??∞??????????=??????????????m*=0.35mceε=3.5∞5.5Nc=5X1020cm-3μ=40cm2/Vs????=1650nm2070nm提高介电常数：降低

5、长波吸收改善ITO透明度的建议重掺杂，以增加有效带隙宽度，减小带间跃迁吸收。减小载流子浓度，增加振荡波长????在自由电子浓度较大的情况下如何降低载流子浓度：减少不稳定的氧缺陷杂质降低晶粒边界（增大晶粒）提高载流子的迁移率也可以降低ITO膜的吸收二、TCO膜的电学特性TCO膜的迁移率三种散射导致迁移率的下降：离化杂质散射（i）晶粒边界散射（g）声子散射（l）中性杂质的散射（n）离化杂质散射离化杂质散射的BHD（Brooks-Harring-Dingle）表达式：n—自由电子密度eF—屏蔽势in

6、i—离化杂质浓度Z—施主杂质荷电态掺杂浓度越高，受到散射的几率越大。离子散射迁移率与温度无关掺杂离子的荷电状态（Z）对载流子影响很大（1/Z2）其中：ε—真空介电常数；ε—相对介电常数0r如果：介质是无补偿的完全离化的半导体，则n=nie晶格散射晶界散射L为晶粒尺寸，Ф为晶界势（势垒高度），N为施主浓度，W为耗尽层宽度。晶粒b尺寸越大，晶界散射越小。晶界势越大，晶界散射越大。由于界面态处于费米能级E之下，因此界面态填充了电子，因此界面电荷等于两侧F耗尽区所载的电荷，eN=2eNw，N是界面陷阱态密度（典型值

7、为0.3-3.0X1013cm-2），TT因此有：典型的TCO掺杂浓度很高，平均自由程只有纳米量级，所以晶粒边界散射效应相对较小。其他散射晶格振动散射C为纵向弹性模量，Ed为形变势常数。常数：ZnO：210cm2/Vs；InO：250cm2/Vsl中性杂质散射n是电中性杂质的浓度，值越大，载流子迁移率越小。在重掺杂半导体中，温度N很低时，才起主要作用。在质量较好的ITO薄膜中，可以忽略。晶粒尺寸及界重掺杂情况下面电荷对迁移TCO膜的迁移率In2O3的迁移率率影响很大高于ZnO的M—BDH理论计算的杂质散射迁移率考

8、虑离化杂质散A—考虑晶粒边界散射（晶粒尺寸L=50nm，Q=1.5x1013cm-2）射和晶格散射的tB—考虑晶粒边界散射（晶粒尺寸L=50nm，Q=3.0x1013cm-2）维像曲线tSato理论边界上受主缺陷密度TCO的电学特性典型的TCO：n：1019-1021cm-3eμ：30—100cm2V-1s-1e对于相对较高的掺杂浓度（>2X1020cm-3），影响