ZnO:Al透明导电膜的性能研究及其在薄膜太阳能电池上的应用

【摘要】： 本文采用中频脉冲磁控溅射法，通过优化ZnO：Al薄膜的制备工艺，如靶电压、本底真空度、工作气压、衬底温度、O_2／Ar，得到可用于硅薄膜太阳能电池背电极的ZnO：Al薄膜。通过膜厚、薄膜电阻率、霍尔迁移率、载流子浓度、光透过率、光反射率、薄膜成分、XRD测量，分析薄膜性能，得到最佳的工艺参数：O_2／Ar受沉积速率的影响随各参数变化而变化无固定值，靶电压265V，温度140℃，本底真空度要尽量大，工作气压0.6Pa。 为了优化硅薄膜电池ZnO：Al／Al背反射电极的增反效果，通过理论计算和实验分析，得到反射效果最佳时的膜厚是1000。与背电极紧密接触的n—Si中，n—μc—Si的耐轰击能力较强，与背反射电极的匹配较好，所以在非晶硅电池上应用n—μc—Si可以提高背反射电极的增反效果。 在硅薄膜电池的ZnO：Al／Al背反射电极应用方面，通过减小靶电压、适当增加靶距和基片的运行速度来减小对电池的轰击，改善电池性能，通过优化实验条件，使电池的短路电流提升了3.7mA／cm~2，效率增加了2％，稳定性得到改善。 【关键词】：中频脉冲 电导率 透过率 反射率 界面匹配 短路电流
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：TM914
【目录】：

• 第一章 引言9-16
• 1-1 薄膜太阳能电池9-11
• 1-1-1 薄膜太阳能电池的发展9-10
• 1-1-2 效率与稳定性问题10-11
• 1-1-3 陷光结构11
• 1-1-4 背反射电极11
• 1-2 透明导电氧化物薄膜11-12
• 1-2-1 透明导电膜与透明导电氧化物薄膜11-12
• 1-2-2 研究进展12
• 1-2-3 制备方法12
• 1-2-4 透明导电氧化物薄膜的性能12
• 1-3 氧化锌铝(ZnO:Al)薄膜12-15
• 1-3-1 制备方法12-13
• 1-3-2 氧化锌铝(ZnO:Al)薄膜的结构特性13-14
• 1-3-3 电学性能14
• 1-3-4 光学性能14
• 1-3-5 薄膜太阳能电池上的应用14-15
• 1-4 问题的提出及本课题的主要研究内容15-16
• 第二章 实验方法与仪器设备16-22
• 2-1 制备方法与设备16-18
• 2-1-1 薄膜太阳能电池的制备方法和设备16-17
• 2-1-2 薄膜的制备方法和设备17-18
• 2-2 薄膜性能测试方法及仪器18-22
• 2-2-1 用模拟器测试薄膜太阳能电池的光电转化效率18
• 2-2-2 用椭偏仪测试薄膜厚度18-19
• 2-2-3 用分光光度计测试薄膜透过率和反射率19
• 2-2-4 用霍尔测试仪测试霍尔迁移率和载流子浓度和方块电阻19-20
• 2-2-5 用x-ray衍射仪(XRD)测试材料的晶化率和结晶取向20
• 2-2-6 用x-ray光电子能谱(XPS)测试材料组分20-22
• 第三章 ZnO:Al薄膜性能和制备工艺22-46
• 3-1 制备工艺22
• 3-1-1 传统直流磁控溅射22
• 3-1-2 中频脉冲磁控溅射22
• 3-2 中频脉冲磁控溅射脉冲参数对靶电压的影响22-27
• 3-2-1 反向脉冲时间的影响23-24
• 3-2-2 反向脉冲幅度的影响24
• 3-2-3 脉冲频率的影响24-25
• 3-2-4 溅射功率的影响25
• 3-2-5 工作气压的影响25-26
• 3-2-6 O_2／Ar的影响26
• 3-2-7 靶距的影响26-27
• 3-3 工艺参数对ZnO:Al薄膜性能的影响27-42
• 3-3-1 O_2／Ar的影响27
• 3-3-2 预辉时间的影响27-28
• 3-3-3 靶电压的影响28-33
• 3-3-4 工作气压的影响33-40
• 3-3-5 衬底温度的影响40-42
• 3-3-6 本底真空度的影响42
• 3-4 大面积均匀性问题42-44
• 3-4-1 影响大面积均匀性的因素42-43
• 3-4-2 厚度均匀性和电阻均匀性43-44
• 3-5 ZnO:Al薄膜的衰退问题44-45
• 3-5-1 ZnO:Al薄膜的缺陷导致性能衰退44-45
• 3-5-2 空气中的水气是导致薄膜性能下降的主要外在因素45
• 3-6 本章小结45-46
• 第四章 ZnO／Al背反射电极增反工艺优化46-52
• 4-1 增反原理46
• 4-2 薄膜厚度对增反效果的影响46-49
• 4-2-1 膜厚对薄膜光学性能的影响46-47
• 4-2-2 膜厚对薄膜结构性能的影响47
• 4-2-3 膜厚对薄膜电阻率的影响47
• 4-2-4 理论计算薄膜厚度最佳值47-48
• 4-2-5 薄膜厚度实验优化48-49
• 4-3 n~+／ZnO:Al界面匹配49-51
• 4-3-1 与不同类型的n材料的匹配50
• 4-3-2 n层厚度对增反效果的影响50-51
• 4-4 本章小结51-52
• 第五章 ZnO:Al／Al背反射电极在薄膜太阳能电池上的应用52-59
• 5-1 ZnO:Al在薄膜太阳能电池上的应用52-53
• 5-1-1 非晶硅太阳能电池52
• 5-1-2 微晶硅太阳能电池52-53
• 5-2 ZnO:Al在微晶硅薄膜太阳能电池上的应用53
• 5-2-1 高透过率低电阻率的ZnO:Al透明导电膜53
• 5-2-2 ZnO:Al透明导电膜的厚度53
• 5-3 ZnO:Al背反射电极在薄膜太阳能电池上的应用53-58
• 5-3-1 对电池开路电压(V_(OC))的影响53
• 5-3-2 对电池短路电流(J_(SC))的影响53
• 5-3-3 对电池填充因子(FF)的影响53
• 5-3-4 对电池转化效率(η)的影响53-55
• 5-3-5 非晶硅太阳能电池的制备工艺55-58
• 5-4 背反射电极对太阳能电池稳定性的影响58-59
• 结论59-60
• 参考文献60-63
• 附录A63-64
• 附录B64-65
• 致谢65-66
• 攻读学位期间取得的相关科研成果66

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

μc-Si∶Hp-i-n薄膜太阳能电池中i层的设计分析    林鸿生

企业传真    

友达太阳能垂直整合布局见雏型    

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;

亚洲第一座聚光型太阳能示范电厂将在台运转    

日本产综研所制成高分子涂布型有机薄膜太阳能电池的高集成模块    江兴;

全球首条双线双结大面积硅基高效薄膜太阳能电池项目投产    潘雄;

构建生态宜居之都—从光伏建筑一体化开始    时方晓;陈曦;

铜铟硒(CIS)薄膜太阳能电池吸收层的硒化工艺优化研究    王波;刘平;李伟;刘新宽;马凤仓;陈小红;

煤矿供电系统两相短路电流Excel计算分析    朱家伟;梁志刚;赵建鹏;

浅谈弧光保护在电力系统中的应用    那巍;

纳米TiO_2的表面修饰及其光电性能    程萍;邓长生;戴遐明;

故障限流开断技术及数字化设计平台的研究    荣命哲;吴翊;杨飞;纽春萍;刘懿莹;

覆冰输电线路利用移相变压器熔冰方法探讨    杨剑蓝;

基于CAN总线的防越级跳闸保护设计    张延昭;李涛涛;

多吡啶钌染料的优化设计及其在染料敏化太阳电池中的应用    孔凡太;戴松元;王孔嘉;

基于DSP的可同步合闸智能断路器    王舒文;黄春枝;

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

我国将建第一条铜铟硒薄膜太阳能电池中试线    风影

铜铟硒薄膜太阳能电池相关材料研究    万磊

基于二氧化钛与聚苯胺太阳能电池的研究    刘自然

柔性基底薄膜太阳能电池研究与试制    冯煜东

超导故障限流器的研究    张绪红

输电线路短路电流融冰过程与模型研究    范松海

骨髓间充质干细胞移植治疗实验性巨结肠的实验研究    徐纪荣

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

铜铟镓硒薄膜太阳能电池关键材料与原理型器件制备与研究    罗派峰

新型超导故障限流器的研究    张晚英

新型结构异质结太阳能电池的研究    沈亮

ZnO:Al透明导电膜的性能研究及其在薄膜太阳能电池上的应用    王雅欣

金属平板和光栅结构理论研究    徐威

镇江电网分层分区运行的研究    李民

南昌电网短路电流研究    万佳

福清牛头尾风力发电场电气设计研究    刘磊

碲化镉薄膜太阳能电池相关材料的制备与表征    侯泽荣

企业电网短路电流的计算分析及应用研究    周宣征

铜铟硒材料及薄膜的制备    陈代高

蝴蝶鳞片高吸光率机理分析及仿生结构设计    商春辉

化学浴沉积法制备铜铟镓硒薄膜太阳能电池缓冲层材料CdS    何星伟