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透明导电薄膜一被广泛运用在日常的光电产品——太阳能电池透明电极、液晶显示、触摸控制显示器、抗辐射线高透光保护镜及汽车前窗玻璃加热电路等领域,是光电产品的关键材料之一,是我国急需解决的具有共性重大基础的研究问题之一。目前,导电性与红外谱域透过率的制约关系,“陨石坑”状绒面的本征制备难以及与p-SiC:H窗口层之间的接触势垒高是ZnO-TCO薄膜应用在太阳能电池前电极上亟待解决的三个关键基础问题。针对ZnO-TCO薄膜应用在太阳能电池前电极上存在:导电与红外透过率存在相互制约和本征制备绒面难的两个基础问题,本文尝试通过射频磁控溅射法,利用高价态W掺杂,提出“ZnO:W薄膜层+过渡层+绒面本征制备”分阶段生长的模式直接制备出具有低阻宽谱域高透过率的绒面ZnO:W-TCO薄膜,并对各阶段生长因素的内在影响机理进行研究探索。1.通过ZnO:W薄膜层生长的正交实验,及与未掺杂ZnO薄膜层的对比分析,研究表明:1)正交实验得到的最优参数水平组合生长出的ZnO:W薄膜层具有优异的透明导电性能,电阻率为3.97× 1 0-5Ω·cm,400～2500nm波长范围的平均透过率超过86.7%;2)生长ZnO:W薄膜层的主次因素依次为:靶衬间距、生长温度、溅射功率、溅射气压和总气体流量;3)对应的最优水平分别为:51mm、RT、200W、1pa和30sccm;4)ZnO:W薄膜层的XRD和XPS分析可得知,W在ZnO:W薄膜层内呈+6价,可有效替代Zn2+,实现高效率掺杂。2.基于最优正交实验结果探索单因素对ZnO:W薄膜层的影响机制,研究表明:1)靶衬间距增大,W掺杂效应减弱是ZnO:W薄膜层电学性能明显下降的主要原因;2)ZnO:W薄膜层适合室温生长;3)溅射功率大于200W时,易产生高能氧负离子,注入在ZnO:W薄膜层内产生浅受主能级,造成补偿,降低载流子浓度,同时,晶粒尺寸会因沉积速率过大而减小;4)等离子体密度和溅射粒子平均自由程的大小对W掺杂效率和ZnO:W薄膜层表面形貌有重要的影响;5)适量的02,虽可提高ZnO:W薄膜层的结晶质量和光学透过率,但活性O容易与W生成W03,会大大减弱W的掺杂效应,致使ZnO:W薄膜电阻率直线上升,因此,在O2氛围下,不利于生长光电性能优异的ZnO:W薄膜层。3.探索生长“过渡层”的研究表明:1)溅射功率、靶衬间距和生长温度分别对沉积粒子的动能和热动能有显著的影响,而沉积粒子的动能和热动能又对“过渡层”晶粒尺寸大小,薄膜致密度和W掺杂效应(会影响晶粒的生长取向)具有重要的影响。对过渡层进行H刻蚀,结果表明:小晶粒尺寸、晶粒取向多向性的“过渡层”有利于刻蚀出绒度较高的绒面结构;2)经探索,生长“过渡层”的最佳工艺参数水平为:靶间距63mm,溅射功率300W和生长温度为150℃。4.制备绒面结构的研究表明:1)正交实验得到的最优参数水平组合生长出的绒面ZnO:W-TCO薄膜表面形貌具有明显的“陨石坑”状,且“陨石坑”的尺寸比较均匀,得到的最优绒面ZnO:W-TCO薄膜方阻为0.58Ω/□,电阻率为9.38×10-4Ω·cm,400～2500nm波长范围内透过率为81.98%,波长550nm处的绒度为13.16%;2)生长刻蚀绒面的主次因素依次为:靶衬间距、溅射功率、氢氩比例和溅射气压;3)相应的最佳水平依次为:51mm、300W、0%和O.1pa;4)从各生长刻蚀因素对薄膜绒面的影响变化规律来看,都是以利于提高溅射粒子的平均自由程获得高能量的趋势来获得良好绒面结构的;5)稳定性能测试实验表明,绒面薄膜电学性能稳定,300℃内依然能保持绒面效果。