GZO厚度对非晶硅电池中复合背电极的影响

在非晶硅太阳能电池中加入复合背电极是提高非晶硅太阳能电池光电转换效率和稳定性的有效手段.本文利用磁控溅射技术在非晶硅薄膜太阳能电池上制备了ZnO :Ga(GZO)/Al复合背电极,研究了GZO厚度对GZO薄膜光电性质及非晶硅电池中GZO/Al复合背电极性能的影响.研究表明：随着GZO层厚度的增加,GZO薄膜的光电性质均表现出较高水平,适合制备GZO/Al复合背电极;相较于单层Al背电极的非晶硅太阳能电池,具有GZO/Al复合背电极的太阳能电池性能大幅提高.当GZO层厚度为100 nm时,太阳能电池的短路电流(I_SC)、开路电压(V_OC)和填充因子(FF)分别达到8.66 mA,1.62 V和54.7%.     

多弧离子镀制备TiAlSiN涂层的工艺研究

研究了衬底温度、氮气流量、脉冲负偏压对多弧离子镀制备TiAlSiN涂层性能的影响,设计了L_9(3~3)正交试验。利用扫描电子显微镜、能谱仪、纳米压痕仪和划痕仪对涂层性能进行测试。结果表明脉冲负偏压对涂层的硬度和表面大颗粒数量影响最大,衬底温度对涂层与衬底之间附着力影响最为明显。通过比对正交试验极差值,制定最佳制备工艺,制得的TiAlSiN涂层硬度为39.6GPa,膜基附着力为31.2N。     

Cr基及其化合物过渡层对TiCN涂层性能的影响

为研究过渡层材料及结构对TiCN涂层性能的影响,设计3种Cr基及其化合物过渡层,利用多弧离子镀技术制备TiCN涂层。膜系分别为Cr/TiCN、Cr/CrN/TiCN和Cr/CrN/CrCN/TiCN。利用SEM、XRD、纳米压痕仪、划痕仪、摩擦磨损试验机和球磨仪对涂层的微观结构和性能进行表征。结果表明:随着过渡层由单层Cr依次加入CrN和CrCN,涂层原有的柱状晶生长被抑制并最终消除。与具有Ti过渡层的TiCN相比,涂层不再具有明显择优取向,(111)峰强度大大减弱而(200)峰发生宽化。具有CrN和CrCN过渡层的样品硬度和附着力明显高于以单层Cr为过渡层的样品,Cr/CrN/CrCN/TiCN膜系硬度和附着力最高,分别为(30.11±0.34)GPa和(37.21±0.46)N。摩擦磨损试验结果表明:CrCN过渡层的引入显著提升了涂层耐磨性,其对应样品摩擦因数最低,达到0.111,并在球磨测试中表现稳定,而其它膜系均出现不同程度的磨损形貌。     

结构调制高硬度TiCu/TiN-Cu纳米多层复合膜制备及其机械性能

为改善TiN硬质薄膜的硬度和耐摩擦磨损性能,采用多弧离子镀技术,在硬质合金基底上制备了单层TiN-Cu薄膜和调制周期Λ=5.9～62.1 nm的5组TiCu/TiN-Cu纳米多层复合膜。使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、纳米压痕仪、划痕仪和摩擦磨损试验机等测试仪器,表征了薄膜的微观结构及机械性能,并研究了调制周期对纳米多层复合膜结构及机械性能的影响。实验结果表明:与单层TiN-Cu薄膜相比,TiCu/TiN-Cu纳米多层复合膜有效地抑制了晶粒生长,而且分层明显,薄膜均匀致密,薄膜中TiN晶粒以面心立方结构沿(111)方向生长。随着调制周期的减小,薄膜的结晶性有所下降,薄膜的硬度呈现先增大后减小的趋势。在调制周期为13.7 nm时,薄膜综合性能达到最佳,薄膜的硬度达到了42.6 GPa,H~3/E~2值也达到了0.689,摩擦系数为0.17,附着力为49.2 N,接近53.1 N的最高值,表明薄膜具有理想的硬度和耐摩擦磨损能力。在使用多弧离子镀工艺制备TiCu/TiN-Cu纳米多层复合多层膜的过程中,通过调整调制周期,有效地改善了膜层的机械性能,拓展了膜层的应用范围。     

溅射气压对铟锡锌氧化物薄膜晶体管性能的影响

利用射频磁控溅射技术,在不同溅射气压下制备了铟锡锌氧化物薄膜晶体管(ITZO TFT),分析了ITZO TFT电学性能随气压的变化规律。研究结果表明:非晶ITZO TFT的工作模式均为耗尽型;随着气压的增大,亚阈值摆幅及阈值电压先减小后增大、场效应迁移率逐渐减小,这是由载流子浓度和界面缺陷密度两方面因素共同决定的。溅射气压为0.4 Pa时,ITZO TFT综合性能最好,场效应迁移率高达24.32 cm~2/V·s,亚阈值摆幅为1.10 V/decade,电流开关比达到10~6。此外,ITZO有源层在可见光范围内的平均透过率超过80%,光学带隙值在3.2~3.4 eV之间,随气压的升高先减小后增大。     

快速退火对直流磁控溅射法制备的AZO薄膜性能的影响

在室温下,采用直流磁控溅射方法制备了不同厚度的氧化锌掺铝薄膜,并对样品进行了快速退火处理,退火温度为600℃,时间为60 s。研究了退火前后薄膜的结构、光电特性的变化情况。退火后,薄膜的最小电阻率为4.2×10-4Ω.cm,其透过率为90.1%。禁带宽度由退火前的3.68 eV变为3.75 eV。     

脉冲偏压对磁控溅射制备ITO薄膜性能的影响

室温下,利用脉冲偏压辅助射频磁控溅射方法,在玻璃衬底上制备了铟锡氧化物(ITO)薄膜。研究了当占空比为20%时,脉冲偏压大小对薄膜结构、形貌、光电特性的影响。实验结果表明:当偏压为40V时,薄膜(400)方向晶粒尺寸最大,为60.6nm,此时薄膜结晶程度最好,其电阻率和霍尔迁移率分别为3.78×10~(-4)Ω·cm、33.22 cm2·V~(-1)·s~(-1),可见光波段平均透过率为85%,性能优异。     

氧化锌掺钇透明导电薄膜的制备及光电特性研究

采用射频磁控溅射法,室温下在玻璃衬底上制备出了具有良好附着性、低电阻率和高透过率的新型透明导电薄膜YZO(ZnO掺杂Y2O3简称YZO)。在薄膜厚度为600nm的情况下,研究了薄膜电学特性随溅射功率和溅射气压的变化情况。X射线衍射谱表明YZO薄膜是多晶膜,具有ZnO的六角纤锌矿结构,最佳取向为(002)方向。最佳溅射条件下制备的薄膜电阻率为8.71×10-4Ω.cm,在可见光范围内平均透过率达到92.3%,禁带宽度为3.57eV。     

GZO/Ag/GZO多层薄膜制备、结构与光电特性的研究

采用射频磁控溅射和离子束溅射联合设备在玻璃衬底上制备出了具有良好附着性、低电阻率和高透过率的GZO/Ag/GZO(ZnO掺杂Ga_2O_3简称GZO)多层薄膜.X射线衍射谱表明GZO/Ag/GZO多层薄膜是多晶膜,GZO层具有ZnO的六角纤锌矿结构,最佳取向为(002)方向;Ag层是立方结构,具有(111)取向.在GZO层厚度一定的情况下,研究了Ag层厚度的变化对多层膜结构以及光电特性的影响.研究发现,当Ag层厚度为10nm时,3层膜的电阻率为9×10~(-5)Ω·cm,在可见光范围内平均透过率达到89.7%,薄膜对应的品质因子数值为3.4×10~(-2)Ω~(-1).     

真空退火温度对GZO/Ag/GZO三层膜性能的影响

室温下在玻璃衬底上,采用射频磁控溅射GZO(Ga掺杂ZnO)膜和离子束溅射Ag膜的方法,制备了GZO/Ag/GZO三层膜,分析了真空退火温度对样品结构、光学、电学性能的影响。结果显示:随着退火温度的升高,Ag层的结构得到明显改善,但GZO层结晶度受到了Ag扩散的影响。经过350℃退火后,样品在可见光区平均透射率达92.63%,电阻率由8.0×10–5Ω·cm降至4.0×10–5Ω·cm。