溶胶-凝胶法制备Ag掺杂ZnO薄膜及其在薄膜太阳能电池中的应用

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毕业论文

1 绪论 5

1.1 引言 5

1.2 太阳电池的工作原理与模型5

1.3 ZnO 薄膜在太阳电池中的应用 10

1.4 薄膜的制备方法与表征方法 10

2 本文主要研究内容 15

2.1 溶胶凝胶法制备 Ag 掺杂 ZnO 薄膜 15

2.2 实验结果检测与分析 16

2.3 太阳电池软件仿真21

结论 24

致谢 25

参考文献 27
1 绪论1.1 引言氧化锌(ZnO)是一种宽禁带Ⅱ一Ⅵ族直接带隙半导体材料，具有六角形纤锌矿结构，晶格常数 a=0.325 nm，c=0.52 nm，室温下禁带宽度为 3.37eV、激子束缚能为60 meV。ZnO 作为一种新型功能材料，具有优异的光学、电学、化学和热学稳定性，广泛用于制造透明导电薄膜，应用于压电转换、光电显示、太阳能电池材料及电子器件等方面[1]。从20 世纪 80 年代起，透明导电ZnO 薄膜开始广泛应用于 TCO 薄膜。同目前已经商品化的 ITO 薄膜相比，ZnO-TCO 薄膜的光电性能较 ITO 更为优越，且具有原材料丰富，成本低廉，无污染，较 ITO 更易蚀刻等优点。因为纯的ZnO易吸附空气中的氧而不稳定，影响电导率和表面形貌，有研究者提出通过掺杂可以抑止这些变化使ZnO材料变得稳定，同时可以增强ZnO的某些性能，改变其光电性质。例如掺Al，Ga，B可提高薄膜的电导率而不影响其透光率；掺Mg可调节其禁带宽度；源]自=751-^论-文"网·www.751com.cn/ 掺Ag可在替代Zn作为施主，并提高其光学性能。例如孙汪典等研究发现ZnO 薄膜掺入Ag之后, 增强了薄膜的光吸收能力, 而且使薄膜的紫外线吸收边出现了红移[2]。ZnO 薄膜的制备方法包括溅射法、气相沉积法、喷雾热分解法以及溶胶- 凝胶法等. 不同的制备工艺对ZnO 薄膜微观结构和性能都有很大影响. 探索无污染、低成本、高质量ZnO 薄膜的制备方法是目前研究的重点. 溶胶- 凝胶法有以下优点: 所得薄膜中颗粒分散性好, 粒径小且尺寸分布窄, 颗粒形状多为球形和椭球形且生长温度低, 易实现元素掺杂, 薄膜成分易控制, 设备价格低廉,适于大面积制膜等[3]。