学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

二步法制备绒面结构ZAO薄膜及其在非晶硅薄膜太阳电池前电极应用研究

作　者: 徐海军
导　师: 胡跃辉
学　校: 景德镇陶瓷学院
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 溶胶-凝胶 磁控溅射 二步法 ZAO导电膜 非晶硅薄膜太阳电池
分类号: TM914.42
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 79次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


氧化锌铝(ZAO)薄膜是六角纤锌矿结构(Wurzite hexagonal structure)的多晶体,为N型半导体薄膜材料。ZAO薄膜导电主要是靠掺杂的铝和氧空位作用提供电子。ZAO薄膜具有光学带隙宽(3.34eV),可见光透过率高,电阻率低的特点,是薄膜太阳电池透明电极的理想材料。制备具有类金字塔绒面结构铝掺杂氧化锌(ZAO)薄膜,目前流行的做法是用MOCVD法和磁控溅射结合湿法刻蚀方法,前者设备昂贵成本高,而后者在刻蚀过程中不易控制。本论文采用二步法首先以石英为衬底,用溶胶-凝胶方法制备一层铝掺杂氧化锌(ZAO)薄膜,再用磁控溅射方法,在ZAO薄膜上低温溅射制备得到了绒面结构铝掺杂氧化锌(ZAO)薄膜,实现了绒面结构ZAO薄膜的廉价制备。本文首先探索了溶胶-凝胶法在石英玻璃衬底上制备ZAO薄膜工艺条件对薄膜结晶性能的影响,获得制备自支撑ZAO薄膜的最佳工艺条件:溶液浓度为0.80mol/L;铝掺杂浓度为4at%;陈化时间为5天(120h);干燥温度为150℃,干燥时间为10min;预处理温度为300℃;退火温度为800℃;镀膜层数为8层;然后探索了用磁控溅射法在石英衬底上溅射沉积ZAO薄膜,通过对薄膜微结构、电阻率、表面形貌以及紫外可见光的透过率进行了分析,没有得到具有优良绒面结构的ZAO薄膜。结合以上两种方法我们设计了实验方案,利用二步法制备绒面结构的ZAO薄膜,以溶胶-凝胶法制备的薄膜作为诱导自支撑衬底,利用磁控溅射沉积一层薄膜,通过实验分析,得到了性能优良的绒面ZAO薄膜,四探针和紫外透射谱测试,绒面结构的ZAO薄膜电阻率为10-3?·cm量级、可见光透过率大于85%,表面形貌显示绒面结构均匀排布。将具有绒面结构的ZAO薄膜应用于非晶硅薄膜太阳电池的前电极,发现电池性能与用FTO导电膜做前电极的电池有基本相近的效果,是一种具有陷光性能、能用于非晶硅太阳能薄膜电池透明导电膜的理想材料。有望替代FTO广泛运用于非晶硅太阳电池。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章 绪论  8-20
  1.1 引言  8-9
  1.2 透明导电薄膜  9
  1.3 透明导电氧化物薄膜  9-11
  1.4 ZAO 薄膜概述  11-15
    1.4.1 ZAO 薄膜的特性  11-12
    1.4.2 ZAO 薄膜国内外研究现状以及发展趋势  12-15
  1.5 ZAO 薄膜的应用  15-17
  1.6 研究课题的提出及本论文的结构  17-20
    1.6.1 研究课题的提出  17-19
    1.6.2 本论文的结构  19-20
第二章 ZAO 薄膜的制备方法与表征手段  20-29
  2.1 ZAO 薄膜的制备方法  20-24
  2.2 样品的表征手段  24-29
    2.2.1 X 射线衍射仪(XRD)  24-25
    2.2.2 扫描电子显微镜（SEM）  25
    2.2.3 紫外-可见分光光度计（UV-ViS）  25-26
    2.2.4 荧光光谱仪（PL）  26-27
    2.2.5 四探针电阻率/方阻测试仪  27-29
第三章 溶胶-凝胶法和磁控溅射法制备 ZAO 薄膜工艺研究  29-60
  3.1 溶胶-凝胶法制备 ZAO 薄膜  29-44
    3.1.1 溶胶-凝胶法制备ZAO 薄膜的工艺  29-33
      3.1.1.1 溶胶的制备  30
      3.1.1.2 衬底的清洗与烘干  30-32
      3.1.1.3 浸渍提拉成膜  32-33
      3.1.1.4 实验仪器与设备  33
    3.1.2 溶胶-凝胶法工艺参数对制备 ZAO 薄膜的影响  33-44
      3.1.2.1 溶胶浓度对 ZAO 薄膜结晶性能的影响  33-35
      3.1.2.2 掺铝浓度对 ZAO 薄膜结晶性能的影响  35-38
      3.1.2.3 陈化时间对 ZAO 薄膜结晶性能的影响  38-40
      3.1.2.4 预处理温度对 ZAO 薄膜结晶性能的影响  40-41
      3.1.2.5 退火温度对 ZAO 薄膜结晶性能的影响  41-43
      3.1.2.6 镀膜厚度对 ZAO 薄膜结晶性能的影响  43-44
    3.1.3 小结  44
  3.2 磁控溅射法制备ZAO 薄膜  44-55
    3.2.1 磁控溅射法制备 ZAO 薄膜的工艺  44-47
      3.2.1.1 磁控溅射实验设备  44-46
      3.2.1.2 磁控溅射工艺流程  46-47
    3.2.2 磁控溅射法工艺参数对制备 ZAO 薄膜的影响  47-55
      3.2.2.1 衬底温度对 ZAO 薄膜结晶性能、电学性能的影响  47-49
      3.2.2.2 溅射功率对 ZAO 薄膜结晶性能、电学性能的影响  49-51
      3.2.2.3 溅射气压对 ZAO 薄膜结晶性能、电学性能的影响  51-52
      3.2.2.4 溅射偏压对 ZAO 薄膜结晶性能、电学性能的影响  52-55
    3.2.3 小结  55
  3.3 薄膜的表面形貌与光学性能分析  55-59
    3.3.1 薄膜的表面形貌分析  56-58
    3.3.2 薄膜的光学性能分析  58-59
  3.4 本章总结  59-60
第四章 二步法制备绒面结构 ZAO 薄膜  60-64
  4.1 二步法制备ZAO 薄膜工艺条件  60
  4.2 二步法制备ZAO 薄膜的结晶性能  60-61
  4.3 二步法制备ZAO 薄膜的表面形貌  61
  4.4 二步法制备ZAO 薄膜的光学性能  61-63
  4.5 二步法制备ZAO 薄膜的电学性能  63
  4.6 本章总结  63-64
第五章 绒面ZAO 薄膜在非晶硅太阳电池前电极的应用  64-68
  5.1 实验  64-66
  5.2 结果分析与讨论  66-67
  5.3 本章总结  67-68
第六章 总结与展望  68-72
  6.1 总结  68-70
  6.2 展望  70-72
致谢  72-73
参考文献  73-79
附录：攻读硕士学位期间所取得的科研成果  79

相似论文

  1. 钛酸盐光催化剂的制备及光催化分解水性能,O643.36
  2. 溶胶—凝胶AAO模板法制备ITO准一维纳米结构,TB383.1
  3. Bi3.25La0.75Ti3O12（BLT）纳米管/线的合成工艺研究,TB383.1
  4. 钛酸锶钡铁电薄膜的制备及电热效应,TB383.2
  5. Cu、Mn、Ce改性V2O5-WO3/MOx/CC催化剂的制备及其催化脱硝性能,X701
  6. LSGM电解质薄膜制备与电化学性能研究,TM911.4
  7. 铁、镧掺杂纳米TiO2的制备及光催化性能研究,O614.411
  8. 钴铁氧体的制备及其性能研究,O611.4
  9. 壁上有孔的二氧化硅空心球的制备,TB383.1
  10. 二氧化硅球腔微电极阵列以及复合磁性纳米氧化铁的制备与应用,TB383.1
  11. 聚酰亚胺/纳米二氧化硅杂化薄膜的制备和性能研究,TB383.2
  12. 镨掺杂硅酸锆黄色颜料以及陶瓷墨水的制备和研究,TQ622.1
  13. 稀土铝酸盐Dy3Al5O12、NdAlO3、LaAl11O18粉体制备及烧结行为研究,TB383.3
  14. 非氢类金刚石和非氢掺Si类金刚石碳膜的制备及性能研究,TB383.2
  15. 纳米氧化锆/钛杂化有机硅环氧高折射率材料的研究,TB383.1
  16. Al2O3/C杂化气凝胶和Al2O3气凝胶的制备及表征研究,O648.17
  17. 基于二氧化钒相变的二维可调带隙光子晶体,O734
  18. Ba0.8Sr0.2TiO3/CoFe2O4多铁薄膜的制备及性能研究,O484.1
  19. BiFeO3/Bi3.25La0.75Ti3O12双层多铁薄膜的制备及性能研究,O484.4
  20. 铜镍合金为衬底化学气相沉积法制备石墨烯研究,O484.1
  21. 磁控溅射制备氮化铜薄膜及其掺杂研究,O484.1

中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 独立电源技术（直接发电） > 光电池 > 太阳能电池 > 薄膜太阳能电池
© 2012 www.xueweilunwen.com