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磁控溅射镀膜生产ZnOAlAZO薄膜的工艺探讨-【zixun】

发布时间:2021-10-12 16:27:16 阅读: 来源:阀体厂家

目前主要的薄膜太阳能电池有:碲化镉(CdTe)系薄膜太阳能电池、硒铟铜(CIS)系薄膜太阳能电池、非晶硅系薄膜太阳能电池、晶硅系薄膜太阳能电池。研究人员研制出了价格低廉、原材料丰富、无毒且性能稳定的绒面ZnO∶Al陷光结构来作为薄膜太阳能电池的前电极。具有弹坑状绒面结构的AZO透明导电薄膜可以增强太阳光的散射作用,改善陷光效果,增加电池对太阳能的吸收量,提高薄膜太阳能电池的转换效率。磁控溅射镀膜工艺在玻璃衬底上制作AZO透明导电薄膜具有成膜速度快、膜层均匀、成膜面积大等优点,是较为合适的生产AZO薄膜的工艺方法。

磁控溅射镀膜工艺的基本原理:在密闭的真空腔室内放置有特殊设计的阳极和阴极,其中阴极装有溅镀材料,在真空腔室充入常用的Ar、O2、N2等工艺气体;在外加电压的作用下工艺气体分子产生电离,形成等离子体。带正电的离子受到电场的作用飞向阴极,轰击靶材表面,轰击出的靶材原子以一定的速度沉积在所镀玻璃的表面形成薄膜。在靶材的选择上,目前由磁控溅射工艺生产透明导电薄膜AZO时所用靶材有两种类型:①陶瓷AZO靶材;②合金锌铝靶材。应根据实际情况,选择适合本企业的靶材产品。在玻璃基板加热温度方面,研究表明:玻璃基板温度低,薄膜原子在基板上运动能力差,降低成膜速度,增加膜层的粗糙度,减弱薄膜与玻璃基板之间的结合力,电阻系数升高。较高的玻璃基板温度,有利于薄膜生长,膜层光滑均匀,膜层太阳光透光率高,一般基片温度保持在200~300℃之间。在溅射气体压力的选择方面,磁控溅射的合适压力范围为1.33×10-1 Pa~1.33×10-2 Pa数量级,压力太高或太低,都不利于形成良好质量的AZO透明导电薄膜。

作为一种新的TCO材料,AZO相对于ITO和FTO有很大优势,要大规模产业化还必须在如何降低设备及工艺成本上进一步研发。从根本上说,AZO薄膜的结构性能的好坏决定了其光电性能的优劣,必须在工艺参数上多做研究,实现高质量和低成本的双赢。

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