【摘 要】
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近年来，柔性硅基薄膜太阳电池研究逐渐成为硅基薄膜太阳电池研究热点。国际上，对于柔性衬底太阳电池，研究人员普遍采用n-i-p型结构，而p-i-n型结构研究较少。柔性衬底绒面结构透明
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近年来，柔性硅基薄膜太阳电池研究逐渐成为硅基薄膜太阳电池研究热点。国际上，对于柔性衬底太阳电池，研究人员普遍采用n-i-p型结构，而p-i-n型结构研究较少。柔性衬底绒面结构透明导电氧化物（Transparent conductive oxide-TCO）薄膜是p-i-n型太阳电池的研究重点。通常情况下，p-i-n结构柔性硅基薄膜太阳电池用衬底材料具有高透过但耐温性差的特点，因此，为适应太阳电池应用，研究如何在低温下生长具有绒面结构的柔性衬底TCO薄膜是关键。ZnO作为一种直接宽带隙半导体材料，在硅基薄膜太阳电池的陷光结构中起到重要作用。本文利用金属有机物化学气相沉积（Metal organic chemical vapor deposition-MOCVD）技术低温下可以自然生长具有良好绒面结构的ZnO:B薄膜的特点，系统并开创性地研究了MOCVD技术在Polyethylene Terephthalate(PET)柔性衬底上低温生长ZnO:B薄膜，并将它初步应用于硅基薄膜太阳电池。论文具体研究内容如下：
一、系统探究了MOCVD技术沉积参数对在PET衬底上生长ZnO薄膜性能的影响。研究表明，当衬底温度为423K，薄膜生长反应压力为2.5Torr，B2H6掺杂流量为3.0sccm，薄膜生长时间为40分钟(薄膜厚度约为2.0um)时，薄膜性能最佳。ZnO薄膜具体性能参数如下：方块电阻为13.14Ω/sq，电阻率为2.24×10-3Ωcm，载流子浓度为1.09×1020cm-3，载流子迁移率达到22.2cm2V-1s-1，薄膜在可见光波段的透过率在80％左右，薄膜表面呈现典型的“类金字塔”状绒面结构。
二、在以上研究的基础上，研究PET和glass衬底相同条件生长的ZnO薄膜各方面性能的差异。研究发现，PET衬底生长的ZnO薄膜主要存在两方面问题：薄膜表面容易出现裂纹和电学性能相对较差。为了解决上述问题，本文提出生长缓冲层的方法，期望达到既能解决裂纹问题，又能提高薄膜电学性能的效果，主要研究了电子束沉积技术生长的SiO2薄膜和MOCVD技术生长的本征ZnO薄膜作为缓冲层对后续生长的ZnO:B薄膜的影响。1）SiO2缓冲层有效改善ZnO:B薄膜的裂纹情况，而且提高了薄膜的电学性能。2)相比较而言，当前实验范围内，MOCVD技术生长的本征ZnO薄膜作为缓冲层未能改善ZnO:B薄膜的裂纹情况和电学性能。此方面研究仍需深入探索。
三、经过微观结构以及光电性能等优化条件，将得到的PET/SiO2/ZnO:B TCO薄膜应用于硅基薄膜太阳电池。ZnO:B-TCO薄膜典型性能：方块电阻～10.42Ω/sq，载流子浓度～1.11×1020cm-3，载流子迁移率～25.9cm2V-1s-1，电阻率～2.10×10-3Ωcm，可见光范围透过率～80%，薄膜厚度约2um。该ZnO:B-TCO薄膜应用到非晶硅薄膜太阳电池中取得的光电转换效率为～6.3%，应用到微晶硅薄膜太阳电池中转换效率为～2.45%。
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