薄膜太阳电池用改进型绒面结构MOCVD-ZnO:B透明导电薄膜研究

利用低压MOCVD技术在玻璃衬底上生长了改进型绒面结构ZnO:B薄膜。改进型ZnO:B薄膜包含两层薄膜,第一层采用传统工艺技术生长了类金字塔状晶粒,第二层借助相对低温生长技术获得了类球状晶粒。典型的双层生长技术获得的MOCVD-ZnO:B薄膜具有相对高的电子迁移率~27.6 cm2/Vs,主要归因于提高了晶界质量,减少了缺陷态。随着第二层修饰层厚度的增加,MOCVD-ZnO:B薄膜的绒度提高,而光学透过率有所下降。相比于传统工艺生长的ZnO薄膜,双层结构的MOCVD-ZnO:B薄膜应用于硅基薄膜太阳电池展现了较高的太阳电池转化效率。     

Modified textured surface MOCVD-ZnO:B transparent conductive layers for thinfilm solar cells

Modified textured surface boron-doped ZnO （ZnO：B） transparent conductive layers for thin-film solar cells were fabricated by low-pressure metal organic chemical vapor deposition （LP-MOCVD） on glass substrates. These modified textured surface ZnO：B thin films included two layers. The first ZnO：B layer, which has a pyramid- shaped texture, was deposited under conventional growth conditions, and the second layer, which has a sphere- like structure, at a relatively lower growth temperature. Typical bi-layer ZnO：B thin films exhibit a high electron mobility of 27.6 cm^2/（V.s） due to improved grain boundary states. For bi-layer ZnO：B, the haze value increases and the total transmittance decreases with the increasing film thickness of the second modification layer. When applied in hydrogenated microcrystalline silicon （μc-Si：H） thin-film solar cells, the modified textured surface ZnO：B layers present relatively higher conversion efficiency than conventional ZnO：B films.     

缓冲层对太阳电池用ZnO:B薄膜结构及其光电性能的影响

通过优化ZnO缓冲层(buffer layer),有效地改善了由金属有机化学气相沉积(MOVCD)法制备的ZnO:B薄膜的光电特性。结果表明,"富氧"的缓冲层有效增加了ZnO:B-TCO的近红外区域透过率,使其更适应宽光谱薄膜太阳电池的发展要求。经过优化的ZnO:B,"类金字塔"状晶粒尺寸约300～500nm,波长550nm处绒度(haze)为10.8%,薄膜电子迁移率为20.7cm2/Vs,电阻率为2.14×10-3Ω.cm,载流子浓度为1.41×1020cm-3,且在400～1 500nm波长范围内的平均透过率为83%(含2mm厚玻璃衬底)。     

梯度掺杂生长绒面结构ZnO:B-TCO薄膜及其特性研究

采用新的金属有机化学气相淀积(MOCVD)-ZnO镀膜工艺技术-梯度掺杂技术生长绒面结构。研究ZnO:B-TCO薄膜。结果表明,梯度掺杂技术可有效增加薄膜晶粒尺寸和提高光散射作用。并且,梯度掺杂技术有效地提高了薄膜在近红外区域的光学透过率,有利于应用于宽谱域薄膜太阳电池。生长获得的MOCVD-ZnO薄膜,其薄膜电子迁移率为24 cm2/V,电阻率为2.17×10-3Ω.cm,载流子浓度为1.20×1020cm-3,且在小于1 000 nm波长范围内的平均透过率大于85%。     

IWO缓冲层对MOCVD-ZnO:B薄膜性能的影响研究

金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术生长的绒面ZnO透明导电(ZnO-TCO)薄膜应用于Si基薄膜太阳电池上能够形成"陷光结构",以提高薄膜太阳电池效率和稳定性。本文将电子束反应蒸发技术生长的掺W的In2O3(In2O3:W,(IWO)薄膜作为缓冲层,应用于MOCVD-ZnO:B薄膜与玻璃之间,可促进ZnO:B薄膜的生长,并且有效提升薄膜的光散射特性。当IWO缓冲层厚度为20nm时,获得的IWO/ZnO:B薄膜的电阻率为2.07×10-3Ω.cm,迁移率为20.9cm2.V-1.s-1,载流子浓度为1.44×1020 cm-3;同时,薄膜具有的透过率大于85%,且在550nm处绒度较ZnO:B薄膜提高了约9.5%,在800nm处绒度较ZnO:B薄膜提高了约4.5%。     

WZO薄膜生长及氧流量对其特性的影响

采用直流脉冲反应磁控溅射方法生长W掺杂ZnO(ZnO:W,即WZO)透明导电氧化物(TCO)薄膜并研究了氧气流量对薄膜微观结构、组分、表面形貌以及光电性能的影响。实验结果表明,WZO薄膜具有良好的(002)晶面择优取向生长,且适当的氧气流量是制备优质WZO薄膜的关键因素。WZO薄膜表面形貌受薄膜结晶质量的影响。当氧气流量为2.08×10-7 m3/s时,WZO薄膜在400～1 500nm透过率达到84.5%,电阻率为4.61×10-3Ω.cm,迁移率为20.5cm2v-1s-1。XPS测试表明WZO薄膜中Zn和W均处于氧化态,其中W元素呈现W6+价态。     

薄膜太阳电池用TCO薄膜制造技术及其特性研究

阐述了玻璃衬底、柔性衬底透明导电氧化物薄膜(Transparent conductive oxides-TCO)以及硅基薄膜太阳电池应用方面的最新研究成果。绒面结构可以提高薄膜太阳电池效率和稳定性并降低生产成本。磁控溅射技术和LP-MOCVD技术是制造绒面结构ZnO-TCO薄膜(例如"弹坑"状和"类金字塔"状表面)的主流生长技术;高迁移率TCO薄膜(IMO、IWO、ZnO∶Ga等)以及柔性衬底TCO薄膜是研究开发的重点。