磁控溅射制备TCO薄膜及其在SHJ太阳电池的应用-石建华

磁控溅射制备ITO、IWO、SCOT、SRE薄膜 及其在SHJ太阳电池的应用 石建华1，黄围,2，刘奕阳1,2，孟凡英1,2，刘正新1,2 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 中国科学院大学 I.SHJ太阳电池研究背景I. 高效 太阳电池用TCO薄膜研究进展I.TO\IW\SCO\SRE 光电性能研究及应用IV. 小结 内容 2/17 特点完美全面积非晶薄膜钝化-高开压（Voc）双对称结构及低温工艺-超柔性面受光-发电效率增益过15N型晶体硅衬底-无PID\L 量产推广初期-设备/辅材价格昂贵、经验缺乏3/17 SHJ太阳电池研究背景ilcon hetrojuncti solar celSHJ SHJ基本结构 4/17198051905205201520250321461820 24628302 27.SHJIBCEficeny YearPerovskit/SHJ tandem26.KANOxford PVSHJ太阳电池研究背景叠层转化效率超过指日可待 5/17 高效SHJ太阳电池用TCO薄膜研究进展501502502406810 TRA Wavelnth m TRAFCB透明导氧化物作1、载流子收集传输-导性好2光管理-反射、寄生吸收小 Normalized bsrption TCO1 eqN  120 22     ep e mc NqConductivy 1/eFre are bsorptinFCA e矛盾高迁移率TCO材料成为首选 TCOariednsity/cm-3ResitviyΩcmMobiltyc2/VsDepositn mhdNoteAZ/G10214x10--350SP 低成本IT 14 常规IO1x093x124x10--3805 高迁移率H7841SP高迁移率IWx6x3x-7- 高迁移率MO10231021605-0高迁移率ITix8xx-4-27SP 高迁移率SC 8-1高迁移率RE2103201-50-0 高迁移率Ref Adv.Electron. Mater. 2017,6529piPhysixps8 01SuldiA8 6/17 高效SHJ太阳电池用TCO薄膜研究进展 国产化低成本载流子浓度、高迁移率TCO材料成为高效SHJ太阳电池研究重点 7/1 ITO\IW\SCOT\SRE光电性能 靶材 成分比例 沉积气压 功率 衬底温度 O2/ArITO90 10.4Pa120WRT0.85I8 2. .O10 04Pa120RT08IW9 .W.SCT/RE0.4Pa120RT0.8 实验设计参数 磁控溅射系统 磁控溅射系统自行设计，具有以下几个特点1、场强度可调，2、力线分部可调3、样品与磁力线夹角可调（与上海福宜真空备限公司产学研结合） 8/17501502501 23405678091Transmitce Wavelngth m 108295SIO3 40680124016.0.5152.0Extinco eficnt kWavelngth m 109825 S easurnt020.4.60.8.12.x146.08x12.1.4x2 SnO/I302460814 N .x-.-.x-.-.-3 SnO2含量对SnI2O3IT光电性能的影响IT\IW\CT\RE样品空气环境下℃退火30in1、Sn掺杂增大，载流子浓度增大，透过率降近红外自由吸收升高2零时迁移率超120且随Sn掺迅速减小3电阻 9/170246810.5.0x12. 1.5x025x1023. 20.4.60.81.Efectiv doping 理论值实际Carie dnsity /cm cSnatVo有效掺杂率ITO\IW\SCOT\SRE光电性能 [Sn ] 2[ ]  e In ON V 22[Sn ]3.0x10 xC e In snN  2 i 2 32In 2SnO 2Sn OInOIn InApl. Phys. 27, 19-06 82 有效掺杂特性 HYSICLREVIWB,57 01掺杂比为5时，有效掺杂率最高，接近90 10/7 ITO\IW\SCOT\SRE光电性能\\\比较 ITOIWSCOTRE1.50x234.60x123.5-4.x10-623486 0IIWCOTSRE 种类 carie dnsity resitvy mobilty 406801201460.81.2.461.820.4.6Wavelngh m SCOTREIRefractiv ndex 40680120146010.2.35 SCOTREIExtinco eficnt kWavelngh mSE拟合拟合SC迁移率80cm2/V.s，IWO折射率（n）最大、薄膜致密性最优 1/7204068010-.x15.406.x158 .2061.4xCountsBindg ery VInOITO\IW\SCOT\SRE光电性能XP测试4045045601x52034x15067x15In 3d/2CountsBindg ery V SRECOTIWIn 3d5/25268530253465384.0x18.x15.24.6x158Intersial OCountsBingd ery VITWSCRE-M掺杂源影响In成键方式和间隙O的浓度PHYSICAL REVW B81, 65207 1 12/7 ITO\IW\SCOT\SRE光电性能电池输出特性TCOJscVocFEfRsNeI34.80.71264.816.0.0165.82E02.9E-04IWO7.15.871.29.5.47. .SCT38.40.7395.41.30.12.3E03.27E-04 RE.6.41267.3997.485.1.ITO载流子浓度大，FCA寄生吸收严重，Jsc小2串联电阻与TO薄膜电阻呈非线性相关可以与界面状态有关3.I和IW池的Voc小与其功函数/ 13/71E-09-81E7-651E-43 1E25812c-Sina-iH Charge cir dnity cm-3Posit m 4.7eV5SipTORefITO\IW\SCOT\SRE光电性能 Apl. Phys. Let. 102, 81 203 功函数匹配及界面缺陷层 功函数失配形成的肖特基势垒会严重阻碍载流子的传输，而界面缺陷层导致严重的复合 14/7 小结1.SP技术可制备高迁移率、低电阻TCO薄膜材料2.ITO薄膜中，Sn有效掺杂与源浓度有关3.In3基的TCO种类影响生长方式、结晶成键类型4.C/非晶硅界面状态决定SHJ太阳池转化效率5.应用于高SHJ太阳电池的TCO薄膜需要进一步注薄膜制备方法特别是初期成膜方式对 感谢聆听 17/中国科学院上海微系统与信息技术研究所新能源中心