NiO_x/a-Si/ZnO太陽能電池研究

【摘要】：全球正處于能源危機和環(huán)境污染兩大問題的困擾之中,太陽能作為取之不盡、用之不竭的清潔能源越來越受到人類社會的廣泛關(guān)注。本論文以探索新材料、提高太陽能電池效率為目的,設(shè)計并制備了NiO_x/a-Si/AZO結(jié)構(gòu)的太陽能電池。主要內(nèi)容為以下三個方面: 1.直流磁控反應(yīng)濺射沉積NiO_x薄膜,研究了氧氣/氬氣流量比、襯底溫度及退火過程對NiO_x薄膜的影響。實驗和分析表明,隨著氧氣/氬氣流量比的增加,薄膜的透過率呈現(xiàn)出減小趨勢、薄膜電阻呈現(xiàn)出先減小后增大趨勢,室溫條件下,氧氣/氬氣流量比為1:1時,制備的NiO_x薄膜取得最小的薄膜電阻(0.59 kΩ/□);隨著制備溫度的升高,薄膜的電阻表現(xiàn)出單調(diào)增加,透過率表現(xiàn)出單調(diào)下降;真空退火有助于降低薄膜的電阻,但是同時降低了薄膜的透過率。 2. RF濺射沉積AZO薄膜。通過EDS和XRD相關(guān)分析,表明鋁(Al)被有效的摻入ZnO晶格中形成AZO薄膜;隨著氬氣壓強增大,AZO薄膜表面的粗糙度增加,薄膜的沉積速率隨之下降;AZO薄膜電阻隨著氬氣壓強增大表現(xiàn)出先減小后增大的規(guī)律,當(dāng)壓強為0.6Pa時,AZO薄膜的電阻率為5×10~(-4)Ω.cm,可見光的透過率高于90%;RF功率為150W時,薄膜有最小的電阻率:4.0×10~(-4)Ω.cm;不同功率下,AZO薄膜的平均透過率高于80%,隨著功率增加,透過率也表現(xiàn)出增加的趨勢;AZO薄膜的光學(xué)帶隙寬度(Eg)隨著RF功率增加而減小,當(dāng)功率為200W時,禁帶寬度約為3.43eV。 3.制備了NiO_x/a-Si/AZO結(jié)構(gòu)的太陽能電池,通過半導(dǎo)體特性分析系統(tǒng)(4200-SCS)對其測試,電池的開路電壓( V_(OC))達到0.4V,短路電流(I_(SC))為0.16 mA,填充因子(FF )和轉(zhuǎn)換效率(η)分別為0.64和1.1%。 【關(guān)鍵詞】：磁控濺射 NiO_x薄膜 AZO薄膜 太陽能電池
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 課題研究背景10-13
• 1.2 課題研究意義13-16
• 1.3 本論文研究的主要內(nèi)容16-17
• 第二章 太陽能電池原理及薄膜制備與表征方法17-38
• 2.1 太陽能電池基本原理17-25
• 2.1.1 半導(dǎo)體光吸收17-21
• 2.1.2 半導(dǎo)體PN 結(jié)基礎(chǔ)21-24
• 2.1.3 光生伏特效應(yīng)24-25
• 2.2 太陽能電池的重要參數(shù)25-30
• 2.2.1 開路電壓與短路電流25-28
• 2.2.2 光電轉(zhuǎn)換效率和填充因子28-30
• 2.3 薄膜制備設(shè)備30-34
• 2.3.1 磁控濺射30-32
• 2.3.2 PECVD32-34
• 2.4 主要測試手段34-38
• 2.4.1 薄膜厚度測試34-36
• 2.4.2 薄膜方塊電阻測試36-37
• 2.4.3 光伏電流電壓測試37
• 2.4.4 其它表征方法37-38
• 第三章 直流磁控反應(yīng)濺射制備NiO_x薄膜38-51
• 3.1 P-NiO_x 薄膜38-39
• 3.2 基片準(zhǔn)備39
• 3.3 NiO_x 薄膜制備的主要參數(shù)及實驗步驟39-41
• 3.4 氧/氬比對NiO_x 薄膜的影響41-47
• 3.5 襯底溫度對NiO_x 薄膜光電特性的影響47-48
• 3.6 退火溫度對NiO_x 薄膜的影響48-50
• 3.7 本章小結(jié)50-51
• 第四章 射頻磁控濺射制備AZO 薄膜51-67
• 4.1 AZO 薄膜導(dǎo)電機制及運用51-53
• 4.2 材料及主要參數(shù)53-55
• 4.3 Ar 氣壓強對AZO 薄膜的影響55-61
• 4.3.1 Ar 氣壓強對AZO 薄膜形貌的影響55-58
• 4.3.2 Ar 氣壓強對AZO 薄膜電學(xué)特性的影響58-59
• 4.3.3 Ar 氣壓強對AZO 薄膜光學(xué)特性的影響59-61
• 4.4 RF 功率對AZO 薄膜的影響61-66
• 4.4.1 RF 功率對AZO 薄膜的結(jié)構(gòu)、形貌影響61-64
• 4.4.2 RF 功率對AZO 薄膜電學(xué)特性的影響64
• 4.4.3 RF 功率對AZO 薄膜光學(xué)特性的影響64-66
• 4.5 本章小結(jié)66-67
• 第五章 NiO_x/a-Si/AZO 太陽能電池初步制備與測試67-73
• 5.1 非晶硅薄膜67-69
• 5.2 NiO_x/a-Si/AZO 太陽能電池制備69-71
• 5.2.1 NiO_x/a-Si/AZO 太陽能電池制備69
• 5.2.2 AZO/Al 歐姆接觸69-70
• 5.2.3 NiO_x 與電極接觸70-71
• 5.3 NiO_x/a-Si/AZO 太陽能電池測試71-72
• 5.4 本章小結(jié)72-73
• 第六章 結(jié)論73-75
• 6.1 結(jié)論73-74
• 6.2 存在的問題及建議74-75
• 致謝75-76
• 參考文獻76-80
• 攻碩期間取得的研究成果80-81

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