掺铪氧化锌红外透明导电薄膜

采用射频磁控溅射法在蓝宝石衬底上制备了Hf∶ ZnO (HZO)薄膜,研究了氧气流速和退火温度对薄膜微观结构和光电性能的影响.为了提高薄膜的结晶性,将制备的薄膜在800℃下退火30 min,并自然冷却到室温.测试、分析了退火后薄膜的微观结构和光电性能.研究发现,随着氧气流速从0增加到0.6 mL/min,薄膜的致密度逐...     

非晶硅太阳电池BZO/p-a-SiC:H接触特性改善的研究

采用重掺杂的p型微晶硅来改善前电极掺硼氧化锌 (ZnO:B) 和窗口层p型非晶硅碳 (p-a-SiC) 之间的非欧姆接触特性. 通过优化插入层p型微晶硅的沉积参数 (氢稀释比H₂/SiH₄、硼掺杂比B₂H₆/SiH₄) 获得了较薄厚度下 (20 nm) 暗电导率高达4.2 S/cm的p型微晶硅材料. 在本征层厚度约为150 nm, 仅采用Al背反射电极的情况下,获得了效率6.37%的非晶硅顶电池(V_oc=911 mV, FF=71.7%, J_sc=9.73 mA/cm²), 开路电压V_oc和填充因子FF均较无插入层的电池有大幅提升. 关键词： 氧化锌 p型微晶硅 非晶硅顶电池 非欧姆接触     

氢退火的BZO前电极对非晶硅薄膜太阳能电池性能的影响

采用低压化学气相沉积方法在玻璃衬底上制备了B掺杂的ZnO（BZO）薄膜,通过氢退火对BZO进行处理,然后作为前电极进行了非晶硅薄膜太阳能电池的制备及性能研究。结果表明：在氢气气氛下退火后,BZO薄膜的载流子浓度基本无变化,但Hall迁移率显著提高,这使得BZO薄膜的导电能力提高;当采用厚度较小、透光率较高的BZO薄膜进行氢退火后作为前电极结构时,非晶硅薄膜太阳能电池的短路电流密度提高0.3~0.4 mA/cm²,电池的转化效率提高0.2%。实验结果可为通过优化前电极结构来提高非晶硅薄膜太阳能电池转化效率提供一种简易的方法。     

单室沉积高效非晶硅/微晶硅叠层太阳电池的研究

采用甚高频等离子体增强化学气相沉积技术,在前期单室沉积的微晶硅薄膜太阳电池和非晶硅/微晶硅叠层太阳电池研究的基础上,通过对微晶硅底电池本征层硅烷浓度的优化,获得了初始效率达到11.02%(电池面积1.0 cm²)的非晶硅/微晶硅叠层太阳电池.同时,100 cm²的非晶硅/微晶硅叠层太阳电池的组件效率也达到了9.04%. 关键词： 非晶硅/微晶硅叠层电池 单室 甚高频     

溶剂对溶胶-凝胶法制备的掺铝氧化锌透明导电薄膜性质的影响

采用溶胶-凝胶法在玻璃基底上制备得到了高透光率,高导电性的掺铝氧化锌薄膜。研究了溶剂对薄膜晶体结构,薄膜厚度,表面形貌,光学性质和电学性质的影响,结果表明:在相同的制备条件下,薄膜的厚度随溶剂沸点的升高而降低;低沸点溶剂制备的薄膜由c轴择优取向的六角纤锌矿结构的晶体构成,且比较致密;所有薄膜可见光区的透光率在85%以上;乙二醇独甲醚为溶剂制备的薄膜电阻率最低,为3.0×1-0 4Ωm。     

直流脉冲磁控反应溅射技术制备掺铝氧化锌薄膜的研究

文章采用直流脉冲磁控反应溅射(DCPsputtering)技术,在不同氧氩比(GFR)条件下玻璃衬底上制备了一系列掺铝氧化锌(AZO)薄膜,并利用X射线衍射、扫描电子显微镜和分光光度计从宏观应力和微观晶格畸变的角度研究了GFR对薄膜结构、表面形貌和光学特性的影响.制备的多晶AZO薄膜呈现了明显的ZnO-(103)择优取向,这归结于3小时薄膜沉积过程中伴随的退火引起的薄膜晶面能转变.随着GFR的增大,AZO薄膜内宏观拉应力先增大到最大值,随后宏观压应力随着GFR的继续增大而增大.薄膜中的宏观应力明显随着GFR从拉应力向压应力转变.这与晶格微观畸变诱导的微观应力的研究结果趋势恰恰相反.随着GFR的增加,薄膜在可见光区的平均透射率先增加后减小,薄膜晶粒尺寸诱导的晶界散射是影响薄膜透射率的主导机制.     

直流反应磁控溅射制备掺铟ZnO透明导电薄膜的研究

本文介绍了掺铟ZnO透明导电膜的制备工艺.并应用半导体物理理论分析了薄膜的导电机理,用Drude理论建立了物理模型,分析与计算了薄膜从可见到红外光波段的光学性能,结果表明,理论计算与实测值两者符合得较好.     

铒铥共掺氧化锌薄膜近红外宽带发射及变温行为的研究

采用磁控共溅射技术制备了铒铥共掺杂氧化锌发光薄膜. 通过优化退火温度, 实现了薄膜的近红外 平坦宽带发射, 总带宽可达到~ 500 nm, 覆盖了光通信S+C+L+U 区波段. 此发射带由Er³⁺ 的1535 nm (⁴I_13/2 → ⁴I_15/2) 发射峰及Tm³⁺ 的1460 nm (³H₄ → ³F₄), 1640 nm (¹G₄ → ³F₂), 1740 nm (³F₄ → ³H₆) 发射峰组成. 研究表明: 退火温度低于800 ℃ 时, 没有观察到薄膜样品明显的光致发光现象; 随着退火温度 从800 ℃ 升高到1000 ℃, I₁₆₄₀/I₁₅₃₅ 发射峰强度比从0.2 升高到0.3, I₁₇₄₀/I₁₅₃₅ 发射峰强度比从0.5 降低 到0.4, 发射峰强度比均基本保持稳定; 当退火温度高于1000 ℃ 时, I₁₆₄₀/I₁₅₃₅ 发射峰强度比从0.3 升高到 0.6, I₁₇₄₀/I₁₅₃₅ 发射峰强度比从0.4 升高到0.8, 发射峰强度比均急剧增加. 变温行为表明: 随着温度从10 K 逐渐升高到300 K, 谱线的总带宽基本不变, 在340—360 nm 之间; Tm³⁺ 在1640 和1740 nm 处的发射峰强度 分别降低了2/3 和1/2, Er³⁺ 在1535 nm 的发射峰强度增大了1.2 倍. 这是因为随着温度的升高, 声子数目增 多, Er³⁺ 与Tm³⁺ 离子之间发生能量传递的概率不断变大, 并且在Tm³⁺ 离子之间没有发生交叉弛豫现象.     

前端接触势垒高度对非晶硅和微晶硅异质结太阳电池的影响

运用AMPS-1D（Analysis of Microelectronic and Photonic Structures） 程序系统分析了前端接触（铟锡氧化物）的势垒分别对非晶硅和微晶硅太阳电池性能的影响,比较了两种影响的差异并分析了具体原因. 研究表明：与微晶硅相比,非晶硅受铟锡氧化物功函数Φ_ITO的影响更加显著. 随着Φ_ITO的增加非晶硅的各项物理性能（如太阳电池效率、填充因子等）得到明显改善,而微晶硅的各项参数虽然也随Φ_ITO增加而改变,但更容易趋于饱和. 模拟结果显示,在实际的太阳电池装备过程中可根据前端电极的性能来选择合适的p型硅材料. 关键词： 铟锡氧化物 非晶硅 微晶硅 计算机模拟     

Unlinking absorption and haze in thin film silicon solar cells front electrodes

We study the respective influence of haze and free carrier absorption (FCA) of transparent front electrodes on the photogenerated current of micromorph thin film silicon solar cells. To decouple the haze and FCA we develop bi‐layer front electrodes: a flat indium tin oxide layer assures conduction and allows us to tune FCA while the haze is adjusted by varying the thickness of a highly transparent rough ZnO layer. We show how a minimum amount of FCA leads only to a few percents absorption for a single light path but to a strong reduction of the cell current in the infrared part of the spectrum. Conversely, a current enhancement is shown with increasing front electrode haze up to a saturation of the current gain. This saturation correlates remarkably well with the haze of the front electrode calculated in silicon. This allows us to clarify the requirements for the front electrodes of micromorph cells. (© 2010 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

非晶硅锗电池性能的调控研究

采用射频等离子体增强化学气相沉积技术, 研究了非晶硅锗薄膜太阳电池. 针对非晶硅锗薄膜材料的本身特性, 通过调控硅锗合金中硅锗的比例, 实现了对硅锗薄膜太阳电池中开路电压和短路电流密度的分别控制. 借助于本征层硅锗材料帯隙梯度的设计, 获得了可有效用于多结叠层电池中的非晶硅锗电池. 关键词： 非晶硅锗薄膜太阳电池 短路电流密度 开路电压 带隙梯度     

Fabrication and characterization of zinc oxide anti-reflective coating on flexible thin film microcrystalline silicon solar cell

This paper studies the fabrication and characterization of 80 nm zinc oxide anti-reflective coating (ARC) on flexible 1.3 μm thin film microcrystalline silicon (μc-Si) solar cell. High resolution X-ray diffraction (HR-XRD) shows a c-axis oriented ZnO (0 0 2) peak (hexagonal crystal structure) at 34.3° with full width at half maximum (FWHM) of 0.3936°. Atomic force microscope (AFM) measures high surface roughness root-mean-square (RMS) of the layer (50.76 nm) which suggests scattering of the incident light at the front surface of the solar cell. UV–vis spectrophotometer illustrates that ZnO ARC has optical transmittance of more than 80% in the visible and infra-red (IR) regions and corresponds to band gap (E_g) of 3.3 eV as derived from Tauc equation. Inclusion of ZnO ARC successfully suppresses surface reflectance from the cell to 2% (at 600 nm) due to refractive index grading between the Si and the ZnO besides quarter-wavelength (λ/4) destructive interference effect. The reduced reflectance and effective scattering effect of the incident light at the front side of the cell are believed to be the reasons why short-circuit current (I_sc) and efficiency (η) of the cell improve.     

非晶铟锌氧化物薄膜晶体管的低频噪声特性与分析

本文针对底栅结构非晶铟锌氧化物薄膜晶体管的低频噪声特性开展实验与理论研究.由实验结果可知:受铟锌氧化物与二氧化硅界面处缺陷态俘获与释放载流子效应的影响,器件沟道电流噪声功率谱密度随频率的变化遵循1/fγ(γ≈0.75)的变化规律;此外,器件沟道电流归一化噪声功率谱密度随沟道长度与沟道宽度的增加而减小,证明器件低频噪声来源于沟道的闪烁噪声,可忽略源漏结接触及寄生电阻对器件低频噪声的影响.最后,基于载流子数涨落及迁移率涨落模型,提取γ因子与平均Hooge因子,为评价材料及器件特性奠定基础.     

Optimization of laser patterning of textured gallium-doped zinc oxide for amorphous silicon photovoltaics

Laser scribing process of in-house textured gallium-doped zinc oxide (GZO) is optimized, aiming to improve the performance of amorphous silicon (a-Si:H) photovoltaic (PV) modules. The reasons for different scribing quality of textured GZO and SnO₂:F scribed at 1064 nm with pulse duration of 40 ns were analyzed. Apart from separation resistance, quality of the scribed lines was evaluated by laser scan microscopy from three-dimensional images. Other types of lasers, such as laser with shorter pulse duration, laser at 355 nm and laser with Gaussian-to-tophat converter, were used to smooth the edges and flatten the bottoms of the scribed lines. The proper laser scribing realizes the advantages of textured GZO films used as front contacts in PV modules. A short-circuit current density of 14.3 mA/cm² and an initial aperture area efficiency of 8.8% were obtained on 16 cm × 16 cm textured GZO coated glass scribed at 355 nm with pulse duration of 40 ns.     

高迁移率非晶铟镓锌氧化物薄膜晶体管的制备与特性研究

由于铟镓锌氧化物(IGZO) 薄膜具有高迁移率和高透过率的特点, 它作为有源层被广泛的应用于薄膜晶体管(TFT). 本文利用磁控溅射方法制备了TFT的有源层IGZO和源漏电极, 用简单低成本的掩膜法控制沟道的尺寸, 制备了具有高迁移率、底栅结构的n型非晶铟镓锌氧化物薄膜晶体管 (IGZO-TFT). 利用X 射线衍射仪(XRD) 和紫外可见光分光光度计分别测试了IGZO薄膜的衍射图谱和透过率图谱, 研究了IGZO薄膜的结构和光学特性. 通过测试IGZO-TFT的输出特性和转移特性曲线, 讨论了IGZO有源层厚度对IGZO-TFT特性的影响. 制备的IGZO-TFT器件的场效应迁移率高达15.6 cm²·V^-1·s^-1, 开关比高于10⁷. 关键词： 非晶铟镓锌氧化物 薄膜晶体管 有源层     

Open-circuit voltage analysis of p-i-n type amorphous silicon solar cells deposited at low temperature

This paper identifies the contributions of p-a-SiC:H layers and i-a-Si:H layers to the open circuit voltage of p-i-n type a-Si:H solar cells deposited at a low temperature of 125 C.We find that poor quality p-a-SiC:H films under regular conditions lead to a restriction of open circuit voltage although the band gap of the i-layer varies widely.A significant improvement in open circuit voltage has been obtained by using high quality p-a-SiC:H films optimized at the "low-power regime" under low silane flow rates and high hydrogen dilution conditions.     

非晶硅薄膜晶体管沟道中阈值电压及温度的分布

基于氢化非晶硅薄膜晶体管(a-Si:H TFT)沟道中陷阱态的双指数分布, 区分了带尾陷阱态和深能级陷阱态的特征温度.利用源端、漏端串联电阻及沟道电阻, 将源端和漏端特征长度与有源层接触长度、SiO₂/氢化非晶硅 (a-Si:H)界面陷阱态及a-Si:H薄膜内陷阱态联系起来. 由串联电阻上电流密度相等解出沟道势. 通过泊松方程和高斯定理 得出a-Si:H TFT沟道各点的阈值电压表达式, 结果表明 沟道中某一点的阈值电压随着该点与源端距离的增大而减小. 在此基础上, 研究了自加热效应引起沟道各点温度的变化, 结果显示a-Si:H TFT在自加热效应下, 从源端到漏端各点温度变化先增大后减小, 沟道中心的温度变化最大.