论文部分内容阅读
ZnO-TCO(TCO: transparent conductive oxides)薄膜以其良好的光电性能被广泛应用于硅基薄膜太阳电池。金属有机化学气相沉积技术(MOCVD)具有沉积速率快、镀膜温度低、可直接生长绒面结构的ZnO薄膜和大面积沉积等优点，成为生长ZnO薄膜的重要技术。直接生长获得的掺硼氧化锌(ZnO∶B，BZO)薄膜表面形貌过于尖锐，作为硅基薄膜太阳电池的前电极时，将影响后续硅基薄膜材料生长质量及太阳电池的光电转换效率。为了改善BZO薄膜作为前电极对太阳电池生长的影响，本文通过设计薄膜结构及薄膜表面处理等方法，有效地改善了BZO薄膜的表面特性及其光电性能，具体研究内容包括: (1)通过氧化铟锡(ITO)薄膜对表面呈现“类金字塔状”的BZO薄膜进行改性，在生长第二层BZO薄膜。具体方法是用超薄的ITO薄膜(～4nm)作为中间层，并通过对顶层BZO薄膜的厚度调制，改善多层膜glass/BZO/ITO/BZO的表面特性。合适厚度的顶层BZO薄膜能获得类似“菜花状”形貌特征，尖锐的表面趋于“柔和”，而较厚的顶层BZO薄膜仍然保持“类金字塔状”形貌。 (2)利用Ar等离子体刻蚀BZO薄膜表面，使尖锐的“类金字塔状”表面形貌发生改变，形成相对平缓的“山丘状”结构。通过调节Ar等离子体刻蚀的时间、功率、气压等条件，获得不同改变程度的表面形貌。经过Ar等离子体刻蚀处理得到表面相对平滑的BZO薄膜。 (3)研究CO2等离子体刻蚀BZO薄膜，对不同条件下得到的BZO样品进行比较。在改善薄膜表面形貌的情况下，通过氧原子填充部分空隙，提高BZO薄膜的光学透过率，同时获得较好的电学性能。 (4)将获得“菜花状”表面形貌的glass/BZO/ITO/BZO多层膜应用于p-i-n型氢化微晶硅（μc-Si∶H）薄膜太阳电池。相比常规的BZO薄膜，新型多层膜结构使太阳电池的量子效率(QE)在500-800nm波长范围提高了～10％，从而提高了短路电流密度Jsc，同时开路电压Voc略有提高。