新型太阳能电池对电极导电薄膜的性能研究

【摘要】：近年来,导电氧化物(TCO, Transparent Conductive Oxide)薄膜作为透明导电薄膜已在薄膜研究中占据主导地位,是材料科学中最重要的领域之一。其中氧化铟锡(ITO,In2O3:Sn)薄膜是目前研究和应用最广泛的透明导电薄膜之一。ITO薄膜具有立方体铁锰矿结构,禁带宽度为3.5eV,具有较高的功函数。因此其具有优异的光电特性,使其在平板液品显示器(LCD、薄膜晶体管(TFT)制造、红外辐射反射镜涂层、太阳能电池透明电极以及火车飞机玻璃除霜、建筑物幕墙玻璃等方面应用广泛。基于此,为满足作为新型太阳能电池对电极的要求,制备出同时具有高可见光透过率和高电导率的ITO透明导电薄膜是本论文研究的重点。制备ITO薄膜的主要方法有喷雾热解法,电子束蒸发法,溶胶-凝胶法,激光沉积法以及溅射法中的射频磁控溅射法,直流磁控溅射法,脉冲磁控溅射法。这些方法中,脉冲磁控溅射法不仅能克服等离子体不稳定、电弧放电、高沉积温度的缺点,而且沉积速率高均匀性好,可以在低温下较好的溅射于基底上。实验采用脉冲磁控溅射技术在普通载玻片玻璃、石英玻璃上制备了ITO透明导电薄膜。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)对ITO薄膜的微观结构及表面形貌进行了分析,采用数字式四探针测试仪和UV-Vis分光光度计重点研究了溅射功率、溅射气压、溅射时间和衬底温度等工艺条件对ITO薄膜的光电性能的影响,旨在通过工艺参数的变化寻求高透过率与低方块电阻的最佳平衡点,以提高氧化铟锡(ITO)透明导电膜的光电性能,并对在不同基底下的ITO薄膜进行对比分析。在靶距为65mm,基底旋转速度为10r/min,背低真空为5×10-3Pa的条件下,研究了溅射气压、溅射功率、溅射时间和衬底温度对ITO薄膜性能的影响。研究结果表明：溅射功率45 W、溅射气压0.7 Pa、基底温度为300℃、溅射时间为45 min、以普通载玻片为基底的ITO薄膜可见光透过率达85%以上,方块电阻最小,达到5Ω/□左右。可以满足作为新型太阳能电池对电极的要求,达到了课题预想的目标。

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