溅射法生长高迁移率绒面结构IMO/ZnO复合薄膜及太阳电池应用

摘要

一种磁控溅射技术生长新型高迁移率绒面结构IMO/ZnO透明导电薄膜及太阳电池应用的方法。此种技术生长IMO/ZnO薄膜分两个阶段进行。首先，利用溅射技术玻璃衬底上生长高迁移率IMO(即Mo掺杂In2O3)透明导电薄膜，薄膜厚度50-150nm；其次，利用溅射技术生长Al或者Ga低掺杂ZnO薄膜，薄膜厚度500-1200nm，而后借助湿法刻蚀技术创造出绒面结构特征。新型复合TCO薄膜的结构特征是玻璃/高迁移率IMO薄膜/绒面结构ZnO。典型薄膜电阻率～2-8×10-4Ωcm，方块电阻～5-15Ω，载流子浓度～3-10×1020Ωcm，电子迁移率～30-90cm2V-1s-1，可见光和近红外区域平均透过率～80％。高迁移率绒面结构IMO/ZnO薄膜提高了近红外区域光谱透过(λ＝800-1500nm)，并增强了对入射光的散射，可应用于pin型Si基薄膜太阳电池，尤其是a-Si/μc-Si叠层薄膜太阳电池。

主权项

一种利用磁控溅射技术生长新型高迁移率绒面结构IMO/ZnO透明导电薄膜的方法，其中的IMO即Mo或者MoO3杂In2O3，表达式为In2O3:Mo或者In2O3:MoO3，其特征在于该方法由以下步骤实现：第一、利用磁控溅射技术，借助In2O3:MoO3或者In2O3:Mo高纯度靶材和O2作为源材料生长高迁移率IMO薄膜，薄膜厚度50‑150nm，玻璃基片衬底温度150‑350℃；第二、利用磁控溅射技术，借助高纯度Al或Ga掺杂ZnO陶瓷靶，或Zn‑Al、Zn‑Ga合金靶作为溅射靶材，以及高纯度O2作为气源材料，生长ZnO薄膜，掺杂剂重量百分比含量为0.1‑2％，薄膜厚度500‑1200nm，基片衬底温度150‑350℃；生长的薄膜结构为：玻璃/IMO/ZnO；第三、借助湿法刻蚀技术，利用CH3COOH或者HCl溶液刻蚀ZnO薄膜表面，制造出粗糙绒面结构，薄膜特征尺寸为500‑1000nm，平均粗糙度σrms＝80‑120nm。