直流反应磁控溅射法制备太阳电池用ITO透明导电膜

【作者】 崔敏； 邓金祥； 张维佳；

【机构】 北京工业大学应用数理学院； 北京航空航天大学物理与核能工程学院凝聚态物理与材料物理研究中心；

【摘要】 锡掺杂氧化铟（ITO,In203:Sn）薄膜是一种n型半导体材料,具有较宽的带隙（3.5-4.3eV）,较高的载流子密度（1021cm-3）。另外,ITO薄膜还具有许多其它优异的物理、化学性能,例如高的可见光透过率和电导率,与大部分衬底具有良好的附着性,较强的硬度以及良好的抗酸、碱及有机溶剂能力。因此,ITO薄膜被广泛应用于各种光电器件中,如LCDs、太阳能电池、能量转换窗口、固态传感器和CRTs。ITO薄膜由于其高的可见光透过率和电导率常被用作薄膜太阳电池的减反射层和电极。作电极时需要高的电导率,作减反射层时需要高的透过率,但是,其高的电导率总是伴随着强的光吸收和膜的不透明,很难同时达到电导率高和透过性好。因此,工艺上要通过调整制备参数来协调电导率和透过率之间的矛盾,尽量做到高电导率和高透过率。本文采用直流反应磁控溅射法制备了ITO透明导电薄膜,针对氧流量、溅射气压、溅射电流3种工艺参数对ITO薄膜电阻率和可见光区透射率的影响进行了分析和研究。结果表明:从ITO薄膜作为太阳电池用减反射层和电极出发,得到了工艺参数的优化值,分别为0.2sccm（氧流量）,3Pa（溅射气压）和0.2A（溅射电流）,ITO薄膜的电阻率为3.7×10^-3Ω·cm,透过率（550nm）高达93.3%。另外,利用该优化工艺条件下制备的ITO薄膜作为电极和减反射层,制备了结构为ITO/n+-nc-Si:H/i-nc-Si:H/p-c-Si/Ag的太阳能电池,电池开路电压Voc达到534.7mv,短路电流Isc达到49.24mA （3cm2）,填充因子FF为0.4228。更多还原