【摘 要】
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ZnO:Al(AZO)透明导电薄膜是一种n型氧化物半导体薄膜材料。它不仅具有优异的光电性能,而且原材料丰富,制作成本低廉,在氢离子体的环境中具有较强的稳定性。这使得AZO透明导电氧化物薄膜材料受到了越来越多的关注。AZO薄膜的绒面结构被应用在硅基薄膜太阳能电池的前电极中,能够使入射光发生多次散射,从而有效地增加太阳能电池吸收层中的入射光的光程,进而提高太阳能电池的光电转换效率。AZO薄膜的绒面结构
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ZnO:Al(AZO)透明导电薄膜是一种n型氧化物半导体薄膜材料。它不仅具有优异的光电性能,而且原材料丰富,制作成本低廉,在氢离子体的环境中具有较强的稳定性。这使得AZO透明导电氧化物薄膜材料受到了越来越多的关注。AZO薄膜的绒面结构被应用在硅基薄膜太阳能电池的前电极中,能够使入射光发生多次散射,从而有效地增加太阳能电池吸收层中的入射光的光程,进而提高太阳能电池的光电转换效率。AZO薄膜的绒面结构通常为单一的弹坑状结构,采用简单低成本的制备方法获得不同形貌的绒面结构,不仅可以简化制作过程,而且可以实现对陷光能力的改善。因此,研究具有优良光电特性和陷光能力的绒面AZO薄膜具有重要的意义和应用前景。本论文采用简单的水热法生长AZO纳米柱,制备具有纳米柱结构的单绒面和双绒面AZO薄膜,主要研究内容如下:首先,采用水热法直接在AZO种子层上生长纳米柱,制备具有纳米柱结构的单绒面AZO薄膜。研究单绒面AZO薄膜的晶体结构、表面形貌、光电特性以及陷光能力。研究结果表明,直接在种子层表面生长的纳米柱均沿着c轴方向择优生长。在水热生长温度为100℃下制备的单绒面AZO薄膜不仅具有良好的光电特性,而且在550 nm处的绒度值为0.12。其次,为了调整纳米柱的生长方向,采用NaOH溶液对AZO种子层进行腐蚀,随后采用水热法在腐蚀后的种子层表面生长AZO纳米柱,制备具有弹坑-纳米柱结构的双绒面AZO薄膜,并研究种子层腐蚀时间、水热生长温度和前驱体浓度对具有弹坑-纳米柱结构的双绒面AZO薄膜的晶体结构、表面形貌、光电特性以及陷光能力的影响。研究结果表明,在较低的水热生长温度和前驱体浓度下,形成的纳米柱倾斜程度明显。水热生长温度和前驱体浓度升高都会促使纳米柱沿着c轴方向择优生长。在种子层腐蚀时间为10 min、生长温度为90℃、前驱体浓度为0.07 M下制备的双绒面AZO薄膜的陷光能力得到明显改善(在550 nm处的绒度值为0.26)。最后,采用水热法制备具有弹坑-蜂窝/纳米柱结构的绒面AZO薄膜,并研究绒面AZO薄膜的晶体结构、表面形貌、光电特性以及陷光能力。研究结果表明,经过条件优化,具有弹坑-蜂窝/纳米柱结构的绒面AZO薄膜不仅具有良好的光电特性,而且在550 nm处的绒度值达到0.43。
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