用于非晶硅薄膜太阳能电池的AZO薄膜研究

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1、华中科技大学硕士学位论文用于非晶硅薄膜太阳能电池的AZO薄膜研究姓名:杨艳艳中请学位级别：硕士专业：微电子学与固体电子学指导教师：曾祥斌2011-01-18摘要原位溅射的AZO薄膜由于英优异的光学、电学和压电特性以及其在薄膜电池和平板显示器上的应用前景引起了广泛的关注。另外，类单晶AZO薄膜由于其独特的性质，在光电器件尤其是非晶硅薄膜太阳能电池应用领域作用特殊。本文屮利用射频磁控溅射技术在玻璃衬底上制备了类单品AZO透明导电薄膜。研究了工艺参数对原位沉积的类单晶AZO薄膜的影响。XRD衍射图说明了制备的类单晶AZO导电膜

2、的结晶性随着衬底温度和射频功率的升高变好。优化的条件下的类单晶AZO薄膜具有优异的C轴择优取向和儿乎与单晶一样的尖锐的XRD衍射图谱。从FESEM可以看岀类单晶AZO薄膜都具有均匀的晶粒，晶粒尺寸随着衬底温度和射频功率的升高增加。在衬底温度较低时制备的AZO薄膜，可以观察到不规则的陨石坑和柱状的结构，而当衬底温度较高时，观察到的形状是卵石状的。类单晶AZO薄膜在400-800nm的可见光区平均透过率为85%。在优化的工艺条件，衬底温度300°C,射频功率140W制备的薄膜晶粒尺寸为76.489nm,电阻率为4.176xl

3、O_4Qcmo另一方而，本文屮利用磁控溅射在室温下不同衬底上制备了AZO薄膜，并对不同衬底上的薄膜进行了对比。发现衬底对薄膜的特性有一定的影响，但是PI和不锈钢也很适合作为制备高质量AZO薄膜的衬底，虽然比玻璃上的AZO薄膜的性能稍并,但是，PI和不锈钢上的AZO薄膜也都具冇良好的C轴择优取向，较好的结品性和低的电阻率。沉积在PI和不锈钢衬底上的AZO薄膜的电阻率分别为6.336x10'4Qcm和1.252xl0'3Qcmo不同衬底上的AZO薄膜在可见光区的透过率都是85%,衬底对薄膜的透过率几乎没冇影响。关键词：类单晶

4、AZO薄膜，电阻率，透过率，原位沉积，太阳能电池AbstractInsitusputteredAZOthinfilmattractedmuchattentionbecauseofthemanyvarietyapplicationslikeflatpaneldisplaysandthinfilmsolarcellsowingtoitsgoodelectrical,opticalandpiezoelectricproperties.Additionally,quasi-crystalAZOthinfilmprovidinga

5、differentshapeandhighersurfaceareamightexhibitsomeinterestingpropertiesunattainablebyothernanostructures,whichissupposedtobeveryattractiveforoptoelectronicdevicesespeciallyforsolarcellsandflatpaneldisplays.Quasi-crystalaluminum-dopedzincoxide(AZO)filmswereprepare

6、dbyinsituradiofrequency(RF)magnetronsputtering(sputteringwithoutannealing)onglasssubstrates.Theinfluenceofdepositionparametersontheoptoelectronicandstructuralpropertiesoftheinsitudepositedquasi-crystalAZOfilmswasinvestigatedinordertocompareresultingsamples.Thequa

7、si-crystalAZOthinfilmshaveexcellentcrystallizationimprovedwithincreaseoftheRFpowerandsubstratetemperature,withanextremelypreferentialc-axisorientationexhibitsharpandnarrowXRDpatternsimilartothatofsingle-crystal・Fieldemissionscanningelectronmicroscopy(FESEM)images

8、showthatquasi-crystalAZOthinfilmshaveuniformgrainsandthegrainsizeincreasewiththeincreaseofRFpowerandsubstratetemperature.Cratersofirregularsizewiththecolumnars