绒面氧化锌薄膜的研究及其在太阳能电池上的应用

【摘要】：本文利用中频脉冲磁控溅射系统研究了应用于硅薄膜太阳能电池上的铝掺杂的氧化锌(ZAO)透明导电薄膜的制备和性能,主要内容如下: 利用掺Al 2wt%的Zn:Al合金靶,通过变换工艺参数,研究了溅射功率、氧分压、工作压力以及衬底温度对ZAO薄膜电学、光学以及结构性能的影响,在实验和分析的基础上确定了最优工艺条件即:本底真空4.5×10~(-4)Pa、溅射功率180W、工作压力1.33Pa、衬底温度180℃、氧分压为0.19Pa、靶电压控制在320V。制备的薄膜厚度为600nm、电阻率为5.57×10~(-4)Ωcm、载流子浓度2.2×10~(20)cm~(-3)、霍尔迁移率40.1cm~2/V·s、可见光范围内(400～800nm)的平均透过率大于85%。 利用腐蚀法和大功率高温高压直接生长法制备了绒面结构的ZAO薄膜。对于腐蚀法,研究了衬底温度、工作压力和溅射功率对绒面结构的影响,确定了适合制备绒面ZAO薄膜的平面ZAO薄膜的优化工艺条件:本底真空4.5×10~(-4)Pa、溅射功率80W、工作气压0.3Pa、衬底温度220℃、氧分压0.043Pa、靶电压控制在340V;对于大功率高温高压溅射的方法,研究了工作气压和溅射功率对薄膜的绒面结构造成影响,确定了优化工艺条件:功率控制在700W、温度控制在250℃、压力控制在13Pa;利用上述两种方法均制备出了高质量的绒面ZAO薄膜,将其应用到太阳能电池制备,得到了良好的效果。用绒面ZAO薄膜作前电极制备的非晶电池,短路电流J_(sc)有了明显的提高,非晶硅电池在生长背电极后,短路电流J_(sc)有一个明显的提高,效率提高近1个百分点。 【关键词】：中频脉冲磁控溅射 薄膜太阳能电池 ZAO薄膜 绒面氧化锌 透过率 电阻率 靶电压
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 第一章 绪论10-21
• 1-1 太阳能电池10-15
• 1-1-1 太阳能电池的重大战略意义10-11
• 1-1-2 太阳能电池的工作原理简介11-12
• 1-1-3 薄膜太阳能电池的发展12-15
• 1-2 透明导电氧化物薄膜15-16
• 1-2-1 透明导电氧化物薄膜的概述15
• 1-2-2 透明导电氧化物薄膜的种类及特点15-16
• 1-3 氧化锌铝薄膜16-18
• 1-3-1 氧化锌铝薄膜(ZAO)概述16-17
• 1-3-2 ZAO的特性及掺杂原理17-18
• 1-4 绒面氧化锌薄膜18
• 1-5 溅射原理18-19
• 1-6 问题的提出19-20
• 1-7 主要研究内容20-21
• 第二章 实验设备与测试仪器设备简介21-26
• 2-1 制备工艺以及实验设备21-22
• 2-1-1 ZAO薄膜制备工艺21
• 2-1-2 薄膜太阳能电池的制备方法和设备21-22
• 2-2 实验靶材与基体准备22-23
• 2-3 薄膜性能测试设备仪器23-26
• 2-3-1 椭偏测试仪23-24
• 2-3-2 用分光光度计测试薄膜透过率和反射率24
• 2-3-3 用霍尔测试仪测试霍尔迁移率和载流子浓度和方块电阻24
• 2-3-4 用x-ray衍射仪(XRD)测试材料的晶化率和结晶取向24-25
• 2-3-5 扫描电子显微镜25-26
• 第三章 中频脉冲磁控溅射制备平面ZnO透明导电薄膜26-40
• 3-1 制备工艺26-28
• 3-1-1 磁控溅射26-27
• 3-1-2 中频脉冲磁控溅射27-28
• 3-2 中频电源脉冲参数对靶电压的影响28-30
• 3-2-1 反向脉冲时间对靶电压的影响28
• 3-2-2 反向脉冲电压对靶电压的影响28-29
• 3-2-3 脉冲频率对靶电压的影响29
• 3-2-4 溅射功率对靶电压的影响29
• 3-2-5 靶距对靶电压的影响29-30
• 3-3 沉积工艺对ZAO薄膜性能的影响30-39
• 3-3-1 氧分压对ZAO薄膜性能的影响30-33
• 3-3-2 工作气压对ZAO薄膜性能的影响33-39
• 3-4 本章小结39-40
• 第四章 绒面ZAO薄膜的制备40-47
• 4-1 溅射后腐蚀的方法制备绒面ZAO薄膜40-44
• 4-1-1 工作压力对薄膜绒面结构的影响41
• 4-1-2 衬底温度对薄膜绒面结构的影响41-42
• 4-1-3 溅射功率对薄膜绒面结构的影响42-44
• 4-2 大功率高温高压直接溅射制备绒面ZAO薄膜的方法44-46
• 4-2-1 工作气体压力对绒面的影响44-45
• 4-2-2 工作气体压力对绒面氧化锌薄膜电阻率的影响45-46
• 4-3 本章小结46-47
• 第五章 ZAO薄膜在太阳能电池上的应用47-51
• 5-1 绒面ZAO薄膜在非晶硅薄膜太阳能电池前电极的应用47-48
• 5-2 ZAO薄膜在非晶硅薄膜太阳能电池背反射电极的应用48-50
• 5-2-1 增反原理48-49
• 5-2-2 ZAO背反射电极在薄膜太阳能电池上的应用49-50
• 5-3 本章小结50-51
• 第六章 结论51-52
• 参考文献52-55
• 致谢55-56
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果56

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

太阳能电池用ZnO-TCO薄膜研究进展    李广;雷青松;薛俊明;杨瑞霞;

Co、Cr、Cu、Mn等过渡金属掺杂ZnO薄膜的合成与性能研究    吴兆丰

柔性非晶硅薄膜太阳能电池关键制备技术研究    王慧娟

磁控溅射中生长参数对氧化锌薄膜性能的影响    邹璐,叶志镇

太阳能电池及材料研究    梁宗存,沈辉,李戬洪

掺杂比和氧分压对脉冲激光沉积ZnO:Al膜性能影响的研究    葛水兵,程珊华,宁兆元,沈明荣

太阳能电池    李海雁,杨锡震

透明导电氧化物薄膜的新进展    孟扬,沈杰,蒋益明,陈佾,孔令柱,沃松涛,杨锡良,陈华仙,章壮健

氧分压强和基片温度对脉冲激光沉积的ZnO∶Al膜性能的影响    葛水兵,程珊华,宁兆元,沈明荣,甘肇强,周咏东,褚君浩

ZnO及其缺陷的电子结构    徐彭寿,孙玉明,施朝淑,徐法强,潘海斌

薄膜太阳能电池发展趋势    程发经

复合绒面透明导电薄膜研究    朱锋,周祯华,熊绍珍,吴春亚,李洪波,麦耀华,薛俊明,耿新华

什么是太阳电池    李仲明

ZnO薄膜制备及性质研究    马勇

ZnS/PVA纳米复合薄膜的制备及其非线性三光子吸收研究    陈鹤平;毕红;吴卫林;杜乐意;

CMOS工艺制作的横向多晶硅p~+p~-n~+结的温度特性及其应用    陈二柱,梁平治

溅射功率对Co-ZnO薄膜结构和光电性能的影响    张剑华;

多晶硅/氧化硅界面的二次离子质谱分析    赵杰

PECVD形成纳米级薄膜界面陷阱特性的雪崩热电子注入研究    陈蒲生,陈闽捷,张昊

溅射法制备纳米薄膜材料及进展    贾嘉

耿氏二极管的几种失效模式及其机理分析    高兆丰;高金环;徐立生;张士芬;

掺Al ZnO柔性透明导电薄膜研究进展    张化福;袁玉珍;刘汉法;刘云燕;

ZnO/(Ni)薄膜的制备与发光性能的研究    高飞;吴再华;刘晓艳;

氧分压对纳米ZnO薄膜光致发光特性的影响    薛华;张国恒;张浩;

磁控溅射镀钽及其性能的研究    单玉桥;于晓中;李力;田晓飞;

采用中频反应磁控溅射技术沉积氮化锆薄膜    孙维连;杨钰瑛;李新领;

退火温度对ZnO薄膜结构及光学性能影响    李珍;陈文;李飞;艾常涛;靳福江;

溅射功率对磁控溅射制备VO2薄膜的结构与性能的影响    罗烽月;黄维刚;

纳米技术应用进展    谢建榕;黄岳元;王亚平;宋桂贤;高新;

氧化锌纳米颗粒缺陷能级发光特性研究    李成斌;贾天卿;徐至展;冯东海;孙海轶;李晓溪;徐世珍;

用中频脉冲电源溅射ZnO薄膜时脉冲参数对溅射电压的影响    薛俊明;王雅欣;王凯杰;周祯华;李养贤;吴春亚;耿新华;

EB-PVD制备的硅膜性能    韩杰才;周玉锋;张宇民;张剑寒;姚旺;韩媛媛;

大面积磁控溅射技术的最新进展与应用    姜燮昌;

离子束辅助中频反应溅射(Cr,Ti,Al)N薄膜的研究    林松盛;代明江;侯惠君;朱霞高;李洪武;林凯生;戴达煌;

过渡金属氧化物型热电材料的制备与性能研究    许洁

LED用多晶化合物的微结构调控及物性研究    马淑芳

Sb掺杂制备p-ZnO及Si衬底Zn_(1-X)Mg_xO外延薄膜和ZnMgO/ZnO量子阱的研究    潘新花

TiO_2纳米结构及n-型TiO_2纳米结构/p-型金刚石异质结制备、表征及性质研究    苑举君

基于酞菁铜的太阳能电池的研究    刘一婷

超顺磁性氧化铁和LSMO/BCFO复合多铁薄膜的制备及其物性研究    马铭

半导体和氧化物表面石墨烯的生长和结构表征及锰掺杂碳化硅稀磁半导体研究    唐军

ZnO/Si异质结构晶界行为及其载流子输运机制研究    刘秉策

氧化钆掺杂对氧化铪高K栅介质氧空位抑制作用及电学性能研究    季梅

太阳能级硅（SOG-Si）光伏电池中多孔硅吸杂工艺及其神经网络分析方法研究    张彩珍

ZnO薄膜的制备和紫外探测器的研究    张兴来

太阳能电池用α-SiC_x:H薄膜的制备与性能研究    张瑞丽

铝离子掺杂氧化锌薄膜的溶胶—凝胶法制备及性能    贾波

光伏并网逆变系统的研究及应用    李明

镍/铁沉积薄膜微观结构及其特性的分子动力学研究    王涛

铁电薄膜的频率依赖关系研究    董广军

溅射法制备抗菌丝织物及其性能研究    高秋瑾

HIT太阳电池硅片处理及复合透明导电膜的研究    王淑珍

射频反应溅射法制备SnO_2薄膜及其工艺研究    郝龙

ZnO薄膜的合成与特性的研究    郜展

光伏建筑一体化与相关政策    王斯成;

氢化非晶硅中光致亚稳性退化的物理机制    秦国刚,孔光临

在柔性衬底上制备的非晶硅薄膜力学性能研究    丁天怀,王鹏,徐峰

Si基太阳电池发展现状    邓志杰

江南体育在线直播观看 技术的研究与发展    薛钰芝,张力,林纪宁

非晶半导体的研究与应用    清水立生,严辉

磁控溅射低温制备ZnO:Al透明导电薄膜的正交设计    王涛;刁训刚;舒远杰;武哲;

非晶态材料的开发和应用    张云黔,张颖,彭芬,王娅

a-Si薄膜太阳电池状况介绍    何林林

ZnO及其缺陷的电子结构    徐彭寿,孙玉明,施朝淑,徐法强,潘海斌

声表面波用ZnO薄膜的制备及器件的初步研究    赵佰军

ZnO基稀磁半导体的制备与性质研究    车平

ZnO半导体光电材料的制备及其性能的研究    吕建国

Fe基宽带隙Ⅱ-Ⅵ族稀磁半导体及FeSe异质结构的生长及特性研究    冯秋菊

Mn掺杂ZnO纳米晶的光学和磁学性质研究    李金华

纳米ZnO光电气敏原型器件的设计及性质研究    杨敏

PLD技术制备ZnO薄膜及其结构和发光性质研究    孙柏

ZnO基稀磁半导体的结构与性能研究    史同飞

多功能ZnO薄膜的制备与性能研究    张军

ZnO和ZnO基稀磁半导体薄膜的PLD法制备及其特性研究    滕晓云

工作参数对Zn_（1-x）Fe_xO薄膜结构和性质的影响    陈正才

Si，Al_2O_3衬底上Fe掺杂ZnO薄膜结构及光致发光性质    陈爱军

射频磁控溅射制备Cu掺杂ZnO薄膜的结构及性质研究    王晓飞

Cr掺杂ZnO薄膜的结构和性质研究    居健

绒面ZAO透明导电膜电极硅薄膜太阳能电池制备    段苓伟

Cu掺杂ZnO薄膜的结构及性质的研究    陈学梅

沉积气压对ZnO薄膜的结构与光学性能影响    蒋平

过渡金属掺杂ZnO薄膜的结构、透光性和电学性质研究    徐庆岩

水热法制备过渡金属掺杂ZnO及其光学性质研究    刘明

绒面掺铝氧化锌透明导电薄膜的制备与表征    何晶晶

AZO透明导电薄膜的制备和等离子体表面处理    王飞

退火处理对透明导电CdIn_2O_4薄膜光学、电学性质及其能带结构的影响    吴彬,王万录,廖克俊,张振刚

In_2O_3∶Sn和ZnO∶Al透明导电薄膜的结构及其导电机制    陈猛,白雪冬,黄荣芳,闻立时

直流磁控溅射ZnO薄膜的结构和室温PL谱    叶志镇,陈汉鸿,刘榕,张昊翔,赵炳辉

有机材料衬底ITO透明导电膜的结构和导电特性研究    马瑾,赵俊卿,李淑英,马洪磊

太阳能电池研究和发展现状    毛爱华

非晶硅太阳能电池研究现状    吴建荣,杜丕一,韩高荣,寿瑾晖,张溪文,朱懿

ITO薄膜的XPS和AES研究    陈猛,裴志亮,白雪冬,黄荣芳,闻立时

ZnO:Al薄膜的组织结构与性能    裴志亮,谭明晖,杜昊,陈猛,孙超,黄荣芳,闻立时

MOCVD方法生长的氧化锌薄膜及其发光特性    傅竹西,林碧霞,祝杰,贾云波,刘丽萍,彭小滔

Si基沉积ZnO薄膜的光谱特性    张国斌,施朝淑,韩正甫,石军岩,林碧霞,Kirm M,Zimmerer G

企业传真    

基底温度和氧分压对直流磁控溅射制备的ZnO∶Al薄膜性能的影响    余志明;伍水平;魏秋平;牛仕超;彭传才;李京增;魏敏;

友达太阳能垂直整合布局见雏型    

中频交流磁控溅射制备氧化锌铝(ZAO)薄膜的研究    刘江;庄大明;张弓;李春雷;段宇波;

全球薄膜电池产能增速连续两年逾120%    

保定天威采用欧瑞康太阳能技术开始量产薄膜太阳能电池    

江南体育在线直播观看 技术演绎城市亮化照明的缤纷时代    朱俊;

将太阳能电池打印到纸上    波合;

透明导电氧化物薄膜研究的新进展    张明福;许文彬;沈海涛;王家智;韩杰才;

亚洲第一座聚光型太阳能示范电厂将在台运转    

薄膜太阳电池用TCO玻璃发展分析    郭卫;陈静;

亮场光学透过率检测方法的研究    苏成志;宫洪磊;胡静;徐洪吉;

银膜厚度对ITO-Ag-ITO-Glass玻璃性能的影响    赵芳红;吴云龙;成惠峰;谭欢;

有机染料DPASPI不同波长双光子吸收特性研究    周广勇;王东;王筱梅;许心光;邵宗书;方奇;蒋民华;

a-SiC:H薄膜的γ射线辐照效应    刘贵昂;贺德衍;谢二庆;

ZnSe抛光与其透过率关系的研究    任丁;姜辉;黄宁康;

亚微米气溶胶在裂缝中沉积行为的初步研究    吴艳敏;刘龙波;

两步法制备ZnO纳米棒    王业勤;娄朝刚;

TeO_2对氟铝酸盐玻璃的影响    范有余;冯际田;袁新强;胡和方;

低辐射卷绕镀膜工艺在线透过率监控技术    余圣发;彭传才;魏敏;胡云慧;李京增;彭晶;

未来3年我国太阳能玻璃产能供给及市场需求预测    胡晓雷

非晶硅薄膜太阳能电池项目开工    梅永生　王芳 姜木金

薄膜太阳能电池关键设备实现中国造    本报记者 汪叶舟

我国生产高端薄膜太阳能电池有了“利器”    记者 王春

成本优势凸显 薄膜太阳能电池产业提速    于化丛

超大型硅基薄膜太阳能电池下线    魏双林

做企业要“快”人半拍    翟永杰　本报记者 李延生

汉能薄膜太阳能电池 项目可行性通过评审    刘平 王超慧

薄膜太阳能电池 超薄 廉价 高效    

我可再生能源研究取得新进展    记者 冯国梧 通讯员 张国

铜铟硒薄膜太阳能电池相关材料研究    万磊

Cu_2ZnSnSe_4薄膜太阳能电池的制备及其p-n结能带偏移的研究    李纪

柔性基底薄膜太阳能电池研究与试制    冯煜东

ZnO薄膜制备及性质研究    马勇

对溅射法制备的铜铟镓硒吸收层与掺铝氧化锌窗口层结构与性能的研究    李欣益

非线性光子晶体光传输特性的理论研究    胡育杰

基于二氧化钛与聚苯胺太阳能电池的研究    刘自然

硼碳氮薄膜的制备及其光透过性质研究    王玉新

铜铟硒薄膜太阳能电池材料的制备与若干理论计算研究    蒋方丹

Cd_(1-x)Zn_xTe晶体的缺陷研究及退火改性    李宇杰

绒面氧化锌薄膜的研究及其在太阳能电池上的应用    刘佳宇

氧等离子体清洗对sol-gel薄膜透过率和表面性质的影响    何钱军

光纤传像器件参数测试研究    胡敏

光纤光锥光学特性研究与测试    郑玉

高透过防眩玻璃的制备与性能研究    罗春炼

光学系统透过率测试    林志聪

燃烧型抗红外发烟剂红外消光性能研究    段齐斌

掺杂钨酸铅晶体生长及密度泛函理论计算    王佳

望远系统透过率测试系统    杨威

有机薄膜太阳能电池物理性质的研究    王平