非晶硅衬底制备掺铝氧化锌透明导电膜及性能研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhangyongqihx
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ZnO:A1(AZO)透明导电膜具有无毒性、成本低、高的热稳定性和化学稳定性等优势,并且具有优异的光学、电学性质,它作为一种重要的光电子信息材料得到了广泛的研究和应用。无论是非晶硅/晶体硅异质结太阳能电池的透明电极,还是非晶硅薄膜太阳能电池的复合背电极,目前研究主要集中于AZO薄膜的性质,而忽略了沉积AZO薄膜对a-Si膜层造成的影响,及其与a-Si材料相结合之后的性能表现。本文采取射频磁控溅射技术,在非晶硅薄膜上沉积AZO薄膜,对其进行测试表征,研究溅射功率和沉积温度对AZO薄膜以及a-Si膜层性能的影响,优化出基本的制备工艺参数。随后采用在溅射气氛中掺杂H2的方法进一步提高AZO薄膜的性能,分析讨论H2掺杂量和沉积温度对AZO薄膜性能的影响。最后,对不同厚度AZO薄膜的增反作用以及AZO与n-a-Si薄膜之间的接触特性进行了研究。实验结果表明:增加溅射功率可以改善AZO薄膜的结晶质量以及电导性,但是过高的功率会对样品造成物理性破坏,不仅使AZO电阻率升高,同时会使非晶硅薄膜厚度减小。随着沉积温度的升高,掺杂与未掺杂H2制备样品的电阻率都表现出明显的下降趋势,同一沉积温度下,掺杂1%H2气氛下制备的AZO薄膜的电阻率明显低于纯Ar气溅射沉积的样品。与高温250℃时不同,低温下100℃下H原子的还原性较低,对薄膜腐蚀作用较弱,没有出现表面发生龟裂的现象。通过改变氢气掺杂量,在H2掺杂比例为4%时获得电阻率为0.88×10-4Ω·cm的低电阻AZO薄膜,其值仅为同等条件下未掺杂H2制备的样品的1/5。在n-a-Si膜与Al之间加入一层AZO薄膜之后,界面保持了良好的接触性能,AZO/n-a-Si的接触电阻随着AZO厚度的增加逐渐减小。AZO/Al复合背电极的增反效果明显。
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