背電極ZnO：Al薄膜與n-a-Si：H膜接觸特性的分析

背電極ZnO：Al薄膜與n-a-Si：H膜接觸特性的分析本文分別采用電子束蒸發(fā)和磁控濺射的方法在n型摻雜(n-Si：H)膜上沉積了不同摻雜量和不同厚度的摻Al的ZnO(ZnO：Al)薄膜。通過I-V測(cè)試儀測(cè)試了兩種方法制備的ZnO：Al薄膜與n-Si：H膜的接觸特性，結(jié)果顯示對(duì)于電子束蒸發(fā)制備的ZnO：Al薄膜，當(dāng)摻雜濃度為2.5%時(shí)n-a-Si：H/ZnO：Al的接觸電阻最小，在厚度變化不大的情況下，n-a-Si：H/ZnO：Al的接觸電阻隨著ZnO：Al厚度的增加而增大。而磁控濺射制備的ZnO：Al薄膜，n-a-Si：H/ZnO：Al的接觸電阻隨著厚度的增加而不斷減小。

半導(dǎo)體材料的薄膜化可以大幅度降低太陽(yáng)能電池的成本，所以薄膜太陽(yáng)能電池的研究已經(jīng)成為下一代光伏研究的熱點(diǎn)。要提高硅薄膜太陽(yáng)能電池的效率，背反射電極(ZnO：Al)的參加至關(guān)重要。硅薄膜太陽(yáng)能電池的短路電流是由光的透射、反射和載流子的復(fù)合所決定。背反射電極n/TCO/Al的參加，使透過電池到達(dá)背電極的那部分再反射回來，開展二次吸收，這樣可以增加I層的光吸收從而提高電池效率。提高短路電流是背反射電極的主要作用。

然而，對(duì)于pin硅薄膜太陽(yáng)能電池來講，在背反射電極n/TCO/Al的制備時(shí)，要在n+層上濺射ZnO：Al透明導(dǎo)電膜，由于濺射粒子能量很大，它對(duì)電池的轟擊比較嚴(yán)重，所以ZnO：Al的濺射功率不能太大;要提高電池的轉(zhuǎn)換效率，就要盡量減小串聯(lián)電阻值，背電極和n+之間必須形成良好的歐姆接觸，盡量減少對(duì)載流子的阻擋作用。因此，為提高電池效率很有必要深入研究TCO/n界面的接觸效應(yīng)。

本文采用PECVD法在ZnO：Al薄膜上沉積了n-a-Si：H薄膜，接著分別用電子束蒸發(fā)和磁控濺射法在n-a-Si：H薄膜上制備ZnO：Al薄膜，并對(duì)ZnO：Al薄膜與n-a-Si：H薄膜的電接觸特性開展了研究，從而找到ZnO：Al薄膜的最優(yōu)化條件。

1、實(shí)驗(yàn)方法和設(shè)計(jì)

用PECVD法[9-10]在ZnO：Al導(dǎo)電玻璃上沉積n-a-Si：H薄膜，沉積條件為：電極間距(d=2cm)，硅烷含量(SiH4%=2%)，硼烷含量(PH3%=0.8%)，沉積溫度(T=250℃)，氣體總流量(TF=187.4sccm)，反應(yīng)氣壓(P=133.3Pa)，沉積功率(Prf=50W)。然后再在n-a-Si：H薄膜上沉積ZnO：Al薄膜，用兩種方法(1)電子束蒸發(fā)的沉積條件為：溫度：200℃，氧分壓：1×10-2Pa，束流：40mA，不同的摻雜量(Al2O3：ZnO)分別為2%、2.5%和3%，保持摻雜量為2.5%時(shí)，改變沉積時(shí)間分別為10min、15min、20min、25min和30min。(2)磁控濺射反應(yīng)條件為：溫度：200℃，氧流量：5.06sccm，氬流量：18.6sccm，濺射電流：1A。不同厚度的反應(yīng)時(shí)間分別為：4min、8min和10min。最后在樣品上蒸鍍鋁電極，對(duì)其開展I-V測(cè)試。

樣品的接觸特性用I-V測(cè)試儀開展了測(cè)量和分析，所用的儀器為美國(guó)吉時(shí)利公司生產(chǎn)的2182A納伏表和2400恒流源。樣品的晶化率用Raman譜開展了測(cè)量和分析，所用的儀器為Renishaw2000。

3、結(jié)論

對(duì)于電子束蒸發(fā)制備的ZnO：Al薄膜，摻雜濃度存在一拐點(diǎn)，當(dāng)摻雜濃度為2.5%時(shí)，n-a-Si：H/ZnO：Al的接觸電阻最小，這是因?yàn)樵趽诫s濃度為2.5%時(shí)ZnO：Al薄膜的電阻率最小;而保持摻雜濃度為2.5%時(shí)，n-a-Si：H/ZnO：Al的接觸電阻隨著ZnO：Al厚度的增加而不斷增大，分析認(rèn)為，厚度變化不大時(shí)，薄膜的性能基本相同(電阻率和結(jié)晶度差異不大)，但體電阻隨著厚度的增加而增加。

對(duì)于磁控濺射制備的ZnO：Al薄膜，n-a-Si：H/ZnO：A