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1、 华南理工大学华南理工大学 本科毕业设计文献综述本科毕业设计文献综述硅基异质结太阳电池的研究硅基异质结太阳电池的研究班 级_09 级信息工程 2 班_姓 名_胡思凯_学 号_200931281039_指导教师_耿魁伟_作为一种取之不尽的清洁能源,太阳能的开发利用引起人类的极大关注13。目前,大规模商业化太阳能电池仍以硅太阳能电池为主,正开发的有 GaAs4、GaN5、CdS6、铜铟硒7和 ZnO810等新型材料太阳能电池。其中,GaAs和 GaN 太阳能电池虽在空间应用中比硅太阳能电池更有优势,但属于 !族化合物,挥发性强、工艺复杂,制备成本高;CdS 和铜铟硒对人类具有一定的毒副作用,不符合
2、绿色环保能源发展的要求。氧化锌（ZnO）由于其优越的物理特性，如具有较大的禁带宽度（室温，3.37 eV）和激子束缚能（60 mV） ，而且热稳定性好、抗氧化性能优越，已经成为一种极具发展前景的 IIVI 族半导体材料，其在光电子应用领域也已经引起了广泛关注。关于硅基 ZnO 薄膜的生长及发光性质已有广泛的研究,但对于 P 型硅纳米线（SiNWs）为衬底上制备 ZnO 异质结太阳能电池的研究尚不成熟。硅纳米线是新型的一维纳米材料(SiNWs),由于其自身所特有的光学、电学性质和半导体所具有的特殊性质已越来越引起纳米科技界的广泛关注。通过最近几年的研究表明, SiNWs 料具有很强的广谱光吸收特
3、性和室温下的可见光发光特性。因此，对一维纳米材料形貌的控制、生长机理的探索以及各种性能的测量与改进,是人们研究的重点。一.目前，化学腐蚀法和化学气象沉积（cvd）已经成为制备 SiNWs 主要的 2 种技术。此次毕业设计打算以这两种不同的方法制备 SiNWs，比较两种方法的优劣。1. 化学腐蚀法,HF 溶液 4.6molL,AgNO3 溶液 0.02mol/L,腐蚀温度 50,腐蚀时间 30min 时制备出的大面积阵列一维 SiNWs。2. 用 SiH4 做反应气体，H2 作载气，在氢的辉光放电中淀积 SiNWs，反应室预真空约 1.33Pa,沉积温度为 380 度。利用 sem 电镜观察生长
4、结构，X 射线衍射仪（XRD）观察 X 射线衍射谱，生长取向，紫外红外分光光度仪测量 pl 特性。二.分别以两种方法制成的 SiNWs 为衬底，利用金属锌的真空蒸镀制备ZnO/SiNWs，控制沉积厚度分别为 30,40,50,60nm.然后放在氧化条件下进行退火处理，在气氛炉中氧化 2 小时,控制退火温度分别为 600，700，800，900 度观察发光特性。利用 sem 电镜观察生长结构，X 射线衍射仪（XRD）观察 X 射线衍射谱，生长取向。在其测试环境为室温,测试光源为模拟太阳光 AM1.5(100mW/cm2)的标准辐照的条件下，测量 I/V 特性。华东师范大学 博士学位论文双旋转靶共
5、溅法制备和研究掺双旋转靶共溅法制备和研究掺铝氧化锌薄膜及其在硅薄膜太阳 能电池中的应用 姓名：朱红兵 申请学位级别：博士 专业：纳米物理学 指导教师：黄素梅 Jrgen Hpkes 20100501 摘 要 本论文对应用于硅基薄膜太阳能电池中的掺铝氧化锌薄膜（：）进行了系统地研究。在本论文中：薄膜主要采用非反应磁控溅射方法和双旋转陶瓷靶 （： ）以及采用反应磁控溅射方法和双旋转金属靶 （： ）备而得。用于掺铝氧化锌薄膜制备的玻璃衬底尺寸可以达到 。由于在溅射过程中管状陶瓷靶以及金属靶始终保持旋转，因此这两种溅射沉积方法极大地提高溅射靶材的利用率从而有效地降低生产成本。此外，高速溅射沉积薄膜也是
6、本论文研究的一个重要的目标和方向。作为一种重要的并具有极大发展潜力的透明导电材料，：薄膜的光学电学属性是本论文的研究重点。在本论文中，制备的：薄膜主要目标是应用于硅基薄膜太阳能电池中，作电池的前电极，因此对其初始和刻蚀后的薄膜表面形貌也进行了深入地考虑和研究。 对于采用中频电源激发从旋转陶瓷靶材中磁控溅射制备：薄膜，本论文系统地研究了衬底温度、工作气压、电功率、氩气流量和氧气流量以及磁场方向等各种不同的实验参数对其各种属性的影响。此外，本文也系统深入地研究了：薄膜在的稀盐酸中的刻蚀行为以及其均匀性特性。在对低速沉积（）：薄膜研究中，成功地获得了电阻率低至，载流子迁移率高达 以及刻蚀后具有最佳表
7、面形貌的高质量导电透明薄膜。在对高速沉积（）：研究中，薄膜沉积速率可以高达 且保持优良的光学和电学特性。在对硅薄膜太阳能电池应用研究中，优化的旋转陶瓷靶溅射制备的：薄膜作为前电极被应用于微晶硅（：）及无定形硅微晶硅叠加（俚：肛：薄膜太阳能电池中，分别取得了和高的能量转换效率。 另外，对于采用更加高效低廉的反应磁控溅射技术和双旋转金属靶材制各：薄膜，本文通过利用等离子体发射监控系统，研究了在不同的沉积条件下的反应溅射沉积过程，并高速反应溅射制备出了：薄膜，获得了高达 的沉积速率，且所获薄膜具有优良的光电特性。其中电阻率低于 ，迁移率可以高达 ，同时具有很高的光透射率。此外，还系统研究了不同沉积条
8、件下制备的：薄膜呈现出的初始表面形貌和刻蚀后的表面形貌特征。 本论文应用一种独特的两步刻蚀方法，即先采用稀刻蚀，然后采用刻蚀，对高速沉积的：薄膜进行刻蚀和表面研究。此高速沉积的：薄膜包括通过非反应溅射沉积的薄膜和反应溅射沉积的薄膜。通过这种独特的刻蚀方法，刻蚀后的高速沉积的：薄膜呈现出适合于硅基薄膜太阳能电池的表面结构。利用此种刻蚀方法处理优化制备的：薄膜，然后应用于：薄膜电池以及：双节叠加薄膜太阳能电池，分别取得了高达和的能量转换效率。本论文工作成果表明高速沉积的：薄膜制备技术结合此双刻蚀方法在硅薄膜太阳能电池的应用方面具有相当大的发 展潜力。 关键词：氧化锌，透明导电氧化物，磁控溅射，硅薄膜太阳能电池 ， ： ： （：叭） （：眦） （）， ： ， ， ， ， ：石 】 ： （） ， ， ， ， ： ， ： （ ） 曲 ，曲 ： （ ） ： ： ： 妇 ，： ： ， （） ： （ ）
