磁控濺射法生長ITO薄膜及其在HIT太陽電池中的應(yīng)用.pdf

1、隨著礦物能源的日漸消耗和全社會(huì)生態(tài)環(huán)境意識的提高，可再生能源受到越來越多的關(guān)注。太陽能作為其中的佼佼者有著無可取代的優(yōu)勢。而在太陽能的諸多應(yīng)用中又以太陽能電池為代表。太陽電池中向陽面上的電極稱為面電極，其要求既要有良好的光學(xué)透過率也要有優(yōu)異的電導(dǎo)性。目前應(yīng)用最為廣泛的面電極材料為TCO(Transparent Conductive Oxide)材料。而ITO則是應(yīng)用最廣泛，性能最優(yōu)異的TCO材料之一。
　　氧化銦錫(Indium

2、Tin Oxide)簡稱ITO是一種重?fù)诫s、高簡并的n型半導(dǎo)體材料，其結(jié)構(gòu)為體心立方錳鐵礦。常見的 ITO薄膜沉積方法有磁控濺射法，電子束蒸發(fā)法，溶膠-凝膠法等。本文主要研究磁控濺射法制備ITO薄膜的性能及其在HIT太陽電池上的應(yīng)用，主要分為以下幾個(gè)方面:
　　(一)研究了磁控濺射法生長ITO過程中對非晶/微晶硅襯底產(chǎn)生的影響和損傷
　　在濺射的過程中的高載粒子會(huì)對硅基襯底產(chǎn)生一定的損傷。鑒于濺射 ITO， ZnO等TCO材

3、料的過程中產(chǎn)生的負(fù)離子為O-，故對襯底的損傷有以下兩種：1. O-對襯底的氧化作用，2.載能粒子和射線對晶格的影響。其具體表現(xiàn)為:單晶硅的少數(shù)載流子壽命降低，微晶/非晶硅薄膜的電導(dǎo)性變差，透過率曲線有所偏移，晶化率發(fā)生變化。針對這些問題，用wxAMPS軟件進(jìn)行了模擬計(jì)算。這些損傷會(huì)使發(fā)射層缺陷增大，硅片少子壽命下降進(jìn)而對 HIT太陽電池的轉(zhuǎn)換效率產(chǎn)生影響。
　　(二)設(shè)計(jì)了太陽能電池面電極專用的品質(zhì)因子
　　在TCO薄膜中，

4、電學(xué)性能和光學(xué)性能常常是相互矛盾的兩個(gè)指標(biāo)。為了得到其最優(yōu)解，人們設(shè)計(jì)了品質(zhì)因子來衡量其綜合性能。常見的品質(zhì)因子有ΦTC， FOM，作為普適的指標(biāo)對評價(jià)TCO薄膜的優(yōu)劣起了很大作用。但其在衡量太陽電池面電極的應(yīng)用中存在兩個(gè)缺陷：1，不同太陽電池的可吸收波段不同，傳統(tǒng)品質(zhì)因子沒有因此做出調(diào)整，2太陽電池一般使用 AM1.5光源進(jìn)行模擬而傳統(tǒng)品質(zhì)因子中并沒有體現(xiàn)。本文根據(jù)以上不足，在原有品質(zhì)因子的基礎(chǔ)上引入AM1.5光譜數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)了太陽電池

5、面電極專用的品質(zhì)因子。
　　(三) ITO薄膜作為面電極在單晶非晶異質(zhì)結(jié)太陽電池(hetero-junction with intrinsic thin-layer, HIT)太陽電池中的應(yīng)用
　　在多數(shù)薄膜太陽電池中，pn結(jié)薄膜材料直接沉積在ITO玻璃上，因此只要考察ITO在玻璃上的生長特性就可滿足應(yīng)用要求。而對于HIT電池，ITO薄膜沉積在非晶硅層之上。故不能直接對其電學(xué)和光學(xué)性能進(jìn)行測量。針對這一問題，我們采取在相同的