太阳能用透明导电AZO薄膜的研究【文献综述】

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1、毕业设计文献综述通信工程太阳能用透明导电AZO薄膜的研究摘要：氧化锌掺铝（AZO）透明导电薄膜是一种重要的功能性材料。在可见光的范围内，有着很高的透射率，在高温条件下化学性质稳定，不易与氢和氢离子发生反应，不会使太阳能电池材料活性降低。材料来源丰富，价格便宜，在太阳能，光电传感，液晶显示，雷达通信等领域有着广泛的应用前景。目前制备AZO膜的方法有磁控溅射法，化学气相沉积法，溶胶凝胶法等。溶胶凝胶法是制备薄膜的一种比较经典的技术，一般以醋酸锌和氯化铝为原料使锌的化合物沉积出来，制成涂层并退火，制成的薄膜均匀性好，对衬底附着力强，且制备条件相对缓和，无需真空

2、，适合工业生产。关键字：AZO；太阳能；光电传感；溶胶凝胶法。引言：AZO薄膜的制备技术发展非常快，有直流磁控溅射法，射频磁控溅射法，化学气相沉积法，溶胶凝胶法等[1]。因为其在真空条件下的制备条件非常苛刻，设备昂贵，操作复杂，所以如何实现低成本，大规模生产是一个热门的研究课题。而溶胶凝胶法无需真空设备，成本低，适合批量生产。本课题主要研究的是室温下不同的Al3+掺杂浓度对导电薄膜导电率的影响，以及实验温度，溶胶浓度对薄膜的导电性能的影响，最终确定最佳的Al3+掺杂浓度和反应条件。研究的背景及意义：伴随着太阳能产业的发展，透明导电氧化物薄膜随之发展起来。

3、此类薄膜具有电阻率低，可见光区的透射率高等优良的光电特性，在太阳能电池，平面显示，雷达，传感器等光电领域有着广阔的应用前景。薄膜太阳能电池可以广泛的应用于通信电子产品中，节省了宝贵的能源，而且无污染。在山区或者偏僻的地方，通信电子产品往往受到没有电源的困扰，而薄膜太阳能电池的应用恰好可以解决这个问题。在通信领域的信息接收方面，AZO薄膜良好的光电特性可以用于光电传感器，薄膜将光电电子器件和传统的硅平面工艺相结合，具有良好而稳定的化学和物理特性，可广泛应用于光电探测，传感器和光通信领域。所以研究AZO透明导电薄膜的性能和最佳制作工艺具有积极的意义[2]。国

4、内外研究现状：AZO透明导电薄膜是金属透明导电薄膜的一种，而金属氧化物透明导电膜种类繁多且研究比较早，Bakdeker于1907年第一个报道了CdO透明导电膜。1950年前后出现了硬度高、化学性能稳定的SnO2。基和综合光电性能优良的In2O3基薄膜。1985年，TakeaojioSizoMiyata首次用气相聚合方法合成了导电的PPY—PVA复合膜，从而开创了导电高分子的光电领域。2009年，日本开发出可替代ITO的透明导电薄膜[3]。在AZO透明导电薄膜的领域，国内外的学者也已经有广泛的研究，光是AZO薄膜的制备方法就有直流磁控溅射法，射频磁控溅射法

5、，脉冲激光沉积法，喷雾热分解法，化学气相沉积法，以及溶胶凝胶法等等[4]。关于溶胶凝胶法制备AZO透明导电薄膜的研究也有很多，研究者都专注于如何提高薄膜结构和光电特性。用溶胶凝胶法制备的AZO薄膜的电阻率在7×10-4-10Ω•cm之间，而用溅射法得到的AZO薄膜的电阻率比用溶胶凝胶法得到的要优异，可以达到1×10-4Ω•cm，为了提高AZO薄膜的性能，各国研究人员进行了大量的研究，并取得了一些成果。有研究认为AZO薄膜在还原气体气氛中进行退火和热处理可以提高薄膜的光电性能。科学家Ohyama等采用乙二醇甲醚和单乙醇胺等高沸点溶剂，可促使AZO薄膜的择优

6、生长，以提高薄膜的光电性能[5]。实验方法特点：溶胶凝胶法对生产工艺的要求低，简单，易于掌握，成本低，广泛地应用于合成和制备各类薄膜。具体的优点有[6]：工艺的过程温度低，无需复杂昂贵的设备和真空条件，制备过程简单易控制；成膜均匀性好，组分均匀度可达分子或原子水平。制成的膜纯度很高。可在溶液中掺入一些离子或其他颗粒，有效控制和改变薄膜材料的微观结构。在制备方面可以大面积地成膜，也能制成各种几何形态：块体、薄膜、粉末、纤维等。主要的缺点有：衬底需要高温热处理，薄膜的厚度不易控制和掌握。制备过程中有诸多变量影响薄膜的质量。相比较而言，溶胶凝胶法仍是目前为止制

7、备薄膜的一种优异的方法，为薄膜制备的发展提供了有利空间。实验工艺过程：溶胶凝胶法的基本工艺如图1-1所示[6]:前驱体溶剂催化剂溶胶湿凝胶水解聚缩陈化涂层干燥成品干凝胶热处理图1-1溶胶-凝胶法基本工艺过程示意图第一步制取包含金属醇盐的均相溶液，保证醇盐水解反应在分子水平进行。因为金属醇盐在水中溶解度不大，所以一般选取醇作为溶剂。催化剂对反应的各个部分如水解、缩聚和陈化等都有重要的影响。为保证溶液良好的均相性，在制备过程中需要长时间的搅拌。第二步就是制备溶胶。制备溶胶一般有两种方法：颗粒法和聚合法，这两者的差别是加水量的不同。颗粒法是加入大量水，使前驱体

8、充分水解而后形成溶胶；聚合法加水量很少，是在控制水解条件下使水解产物和醇盐分子聚