ATO薄膜太阳能电池电极的磁控溅射沉积及其光电转换性能研究

以自制氧化锡锑(ATO)陶瓷靶材为原料,采用磁控溅射法于200℃、不同氧气流量(0~15 cm3/min)下,同时在石英玻璃基片和铜锌锡硫(CZTS)电池原件上制备了ATO薄膜电极。采用XRD、FESEM以及霍尔效应测试等手段研究了氧气流量对薄膜微观结构和光电性能的影响;采用太阳能效率测试仪测试了CZTS薄膜电池的光电转换效率。结果表明:氧气流量对薄膜的结晶度具有显著影响,从而影响其平均可见光透过率和电阻率。当氧气流量从0 cm~3/min上升至5 cm~3/min时,薄膜结晶性提高使得平均可见光透过率下降;同时,薄膜中Sb~(3+)向Sb~(5+)转变使得载流子浓度上升,电阻率下降。当氧气流量从5 cm~3/min上升至15 cm3/min时,薄膜结晶度降低,平均可见光透过率上升;而氧空位的急剧减少使得载流子浓度降低,电阻率上升。本实验所制备的ATO薄膜在氧气流量为5 cm3/min时具有最低电阻率6.84×10~(-3)?·cm,平均可见光透过率85.49%,同一时间在CZTS电池上制备的ATO薄膜电极与基底结合牢固,且该CZTS电池具有最佳光电转换效率1.47%。