p-Cu2O-n-ZnO異質結太陽能電池的制備及其性能研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、利用低成本的氧化物異質結器件吸收太陽能的難點在于吸收效率的提高,究其原因是薄膜結晶質量的好壞和過渡層質量的優(yōu)劣。p-Cu2O/n-ZnO異質結構太陽能電池的理論效率可達20%,是極具發(fā)展?jié)摿Φ奶柲茈姵?,但目前已發(fā)表的研究的最高效率為2%,所以還有很大的提升空間。本文利用射頻磁控濺射手段在FTO襯底上沉積了FTO/ZnO/Cu2O及FTO/Cu2O/ZnO兩種異質結并沉積電極制成器件。利用XRD、SEM、AFM、EDS等分析手段,探究了

2、磁控濺射工藝參數(shù)對薄膜成分、結構及表面粗糙度的影響。在不同磁控濺射參數(shù)下制備了一系列異質結器件,利用紫外可見分光光度計、電化學工作站等設備分析不同濺射工藝參數(shù)下制備的系列異質結器件光電性能。本文主要研究內容和實驗結果如下:
 ?。?)鑒于底層薄膜的結晶質量對異質結薄膜質量和器件性能有直接的影響,在濺射生長FTO/ZnO/Cu2O異質結薄膜中,先后優(yōu)化ZnO薄膜和Cu2O薄膜的生長工藝參數(shù)。利用XRD測試分析了不同濺射功率、工作氣壓

3、及氧氬比下制備的ZnO薄膜和Cu2O薄膜擇優(yōu)生長取向。并結合無光照條件下異質結薄膜I-V特性分析,給出了制備ZnO薄膜較佳工藝參數(shù):濺射功率120W,濺射壓強1.5Pa,氧氣流量15sccm,氬氣流量40sccm,濺射時間30min;Cu2O較佳工藝參數(shù):濺射功率120W,濺射壓強1.0Pa,氧氣流量1sccm,氬氣流量40sccm,濺射時間20min。
 ?。?)為了研究在FTO襯底上先生長Cu2O薄膜再生長ZnO薄膜對異質結薄

4、膜結晶質量和器件光電性能的影響,試驗中濺射生長了FTO/Cu2O/ZnO異質結薄膜和器件。利用XRD測試分析了不同濺射功率、工作氣壓及氧氬比等工藝參數(shù)下制備的Cu2O薄膜和ZnO薄膜擇優(yōu)生長取向和結晶質量,并結合無光照條件下異質結薄膜I-V特性分析,給出了制備Cu2O薄膜較佳工藝參數(shù):濺射功率120W,濺射壓強1.5Pa,氧氣流量1sccm,氬氣流量40sccm,濺射時間20min;ZnO薄膜較佳工藝參數(shù):濺射功率120W,濺射壓強1.

5、0Pa,氧氣流量10sccm,氬氣流量40sccm,濺射時間30min。
 ?。?)試驗中進一步細化研究了氧氬比和襯底溫度對Cu2O薄膜生長質量的影響。利用XRD、AFM和SEM等測試分析了薄膜表面形貌和結晶質量,給出了制備Cu2O薄膜最佳氧氬比為:1:40;最佳襯底溫度為:200oC。
  (4)在石英襯底上分別濺射生長了Cu2O薄膜和ZnO薄膜,利用霍爾效應測試方法分別測得Cu2O導體類型為p型、載流子濃度為3.92×1

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