ZnO材料是一种性能优良的直接带隙半导体材料,其拥有宽带隙、大激子束缚能、制备手段多样、原材料丰富等优点,此外ZnO材料不但本身是一种透明导电薄膜材料,掺杂Al元素后还可以改变ZnO内部的本征缺陷,得到更高性能的Al掺杂ZnO(AZO)。因此AZO材料广泛地应用于太阳能电池、LED等半导体行业。目前AZO薄膜在太阳能薄膜电池方面的应用已取得不错的进展,但是当前关于AZO材料温度可靠性的介绍却很少。基于太阳能电池的温度检测标准,本文从模拟仿真与实验测试两方面探究应用于薄膜太阳能电池的AZO材料在温度冲击环境下光电特性的变化,并对实验现象进行分析。具体内容如下:1、对ZnO类材料常用的计算理论方法以及实验设备进行了探究,通过对比分析选择磁控溅射法作为实验中薄膜制备方法。2、构建本征ZnO以及AZO理论模型,采用第一性原理密度泛函理论方法对模型进行仿真计算。仿真过程中首先通过可行性分析,对计算参数进行优化分析,提高了计算精度与计算效率。然后对比仿真与薄膜实验数据,找出Al在ZnO中的最优掺杂方式、掺杂位置,发现Al在AZO薄膜中主要以替位掺杂方式存在,并有效提高了仿真结果的准确性。最后对最优AZO结构进行温度冲击加载以及光电性能计算,发现温度冲击降低了AZO的禁带宽度,使能带结构向导带方向移动;温度冲击改变AZO结构费米能级处电子态分布、原有成键类型以及直接带隙特性;温度冲击实验后AZO的反射率增加,透射率降低,其透射率由95%降低到75%附近。仿真结果显示温度冲击后AZO性能明显衰减。3、利用磁控溅射技术在p型硅片上制备n型AZO薄膜,然后进行退火以及温度冲击加载实验,最后使用HALL效应测试仪、紫外可见光光度计、激光拉曼光谱仪、SEM等设备对温度冲击前后薄膜的各项性能进行表征。将表征结果与仿真结果相结合,发现温度冲击降低薄膜的表面结晶质量,使得薄膜表面晶粒尺寸减小、表面晶粒排布更加密集;温度冲击破坏薄膜样品内部的Al—O、Zn—O键,加速衬底中的Si向AZO薄膜的扩散,使AZO薄膜由n型向p型转化,但是温度冲击环境对AZO的六方纤锌矿结构影响很小;温度冲击大大减低AZO薄膜的电导率以及载流子浓度,薄膜的电学性质衰退明显;最后温度冲击使AZO薄膜的禁带宽度减小并大幅度降低薄膜光学透射性,对AZO薄膜的光学性质有较大影响。本文从模拟仿真与实验两方面探究温度冲击环境下AZO的光电特性,两者的结果十分相似。这说明论文研究方法合理;也同样说明温度冲击后AZO材料的各项性能有较大衰减,为AZO薄膜的实际应用提供重要参考。