透明导电膜加入锗后作为前电极的好处
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ZnO基透明导电薄膜的研究应用进展
ZnO基透明导电薄膜的研究应用进展【摘要】本文概述了ZnO基透明导电薄膜在硅基薄膜太阳电池中的应用前景及其最新研究进展。
介绍了利用透明导电薄膜绒面结构提高薄膜太阳电池效率的方法，并对绒面ZnO基透明导电薄膜的制备方法和研究进展做了详细的阐述，重点讨论了近期关于制备工艺和薄膜绒面结构、电学及光学特性关系的研究结果。
【关键词】ZnO；透明导电薄膜；薄膜太阳电池随着全球经济的迅速发展和人口的不断增加，以石油、天然气和煤炭等为主的化石能源正逐步消耗,能源危机成为世界各国共同面临的课题。
近年来，随着材料制备技术的进步，太阳能电池中的硅基薄膜太阳电池具有低成本优势，成为可再生能源的重要发展方向[1]，其市场份额不断提高。
透明导电薄膜是硅基薄膜太阳电池中不可缺少的部件之一。
目前太阳电池中常用的透明导电薄膜有掺氟的二氧化锡（FTO）薄膜、掺锡的氧化铟锡（ITO）薄膜、掺铝氧化锌（AZO）和掺硼氧化锌（BZO）薄膜等。
目前，ITO薄膜是应用最为广泛的透明导电薄膜，但近年来ZnO薄膜在太阳能薄膜电池中的应用越来越广泛，并有替代ITO薄膜的趋势。
这是因为：①铟有剧毒且非常稀有昂贵，而锌则没有这些缺点，ZnO基透明导电薄膜具有低毒和在所有现有透明导电薄膜中最为廉价的优点；②在硅基薄膜太阳电池的制备过程中，透明导电薄膜必须要浸入富氢等离子体环境，ZnO 基透明导电膜相比ITO膜不容易受氢等离子体的还原作用；③ZnO基透明导电膜比ITO膜易于刻蚀[2]，因此更易形成提高薄膜太阳电池效率所需的绒面结构。
基于ZnO基透明导电薄膜的上述众多优点以及薄膜太阳能电池工业对透明导电薄膜品质的要求提高和需求增加，ZnO基薄膜近年来吸引了众多科研人员的兴趣。
本文就ZnO基薄膜在薄膜太阳能电池中的应用、制备方法及特性研究方面做一综述。
1 透明导电薄膜的绒面结构及其作用硅基太阳能电池的一个重要优点是硅的带隙较小，常用的氢化非晶硅(a-Si:H)太阳电池的带隙约为1.8 eV，氢化微晶硅(μc-Si:H)太阳电池的带隙约为1.1 eV。
TCO(透明导电层)的原理及其应用发展
1/2
0.24x0.91x10-30
其中，n：载子浓度 e：载子的电量
m*：传导有效质量
= 7958529.409 ω=2π/λ =>λ=789nm
载子浓度n增加，ω变大， 光吸收范围向可见光扩展
掺杂物(载子)密度对透光度的影响
AZO (antimony doped tindioxide)
Sb掺杂在SnO2中
紫外线区
TCO的光学性质
➢为降低In2O3、SnO2、ZnO等透明导体的电阻率， 通常加入Sn、Al、Sb等掺杂物以提高载子密度。
➢载子密度增加会影响透明性 以ZnO为例，
➢电浆频率ω = (4πne2/m*)1/2
ω = (4πne2/m*)1/2 = 4πx4.3x1019x(1.6x10-19)2
TCO薄膜的导电原理
➢载子的mobility (μ)
μ =eτ/εom*
τ：relaxation time(载子移动时由此次散射到下一次散射的时间) m*：载子的有效质量 εo：真空中之介电常数
➢要提升载子的mobility
τ↑：與TCO薄膜的结构有关。TCO薄膜的defect愈少， τ ↑。(extrinsic effect)
Band gap (Eg) > 3.5eV Crystallized at T > 150 ºC
TCO薄膜的导电原理
➢材料之导电率σ
σ =neμ
其中n=载子浓度 (就TCO材料包括电子及电洞)
e：载子的电量 μ：载子的mobility
载子由掺杂物的混入及 离子的缺陷生成
TCO中导电性最好的ITO，载子浓度约1018~1019 cm-3 ﹙金属载子浓度约1022 ~10~23 cm-3﹚
掺锗二氧化硅薄膜发白原理
掺锗二氧化硅薄膜发白原理锗是一种重要的半导体材料，其在电子工业中有广泛的应用。
掺锗二氧化硅（Ge-doped SiO2）薄膜是一种常见的材料，具有优良的光学和电学性能。
在一些特殊应用中，我们发现掺锗二氧化硅薄膜会发白，这是由于一些特殊的原理所导致的。
掺锗二氧化硅薄膜发白的原理可以通过以下几个方面来解释：1. 掺杂导致晶格缺陷增加掺锗是指将锗原子引入二氧化硅晶格中，取代一部分硅原子的过程。
在掺杂过程中，锗原子的尺寸与硅原子相似，因此可以有效地替代硅原子。
然而，锗原子与硅原子之间存在一定的差异，这导致了晶格畸变和缺陷的产生。
这些缺陷会导致光的散射和反射，从而使薄膜表面呈现出白色。
2. 锗原子的能级结构变化掺锗会改变二氧化硅薄膜的能带结构，引入了新的能级。
这些新的能级会与原有的能级相互作用，形成局域能级或能带结构的改变。
这种能级结构的变化会改变光的传播特性，导致薄膜表面发白。
3. 掺杂引起的光学吸收增加掺锗二氧化硅薄膜的掺杂会引入额外的能级，这些能级会对光的吸收和散射产生影响。
掺锗会增加薄膜对可见光的吸收能力，使得薄膜表面呈现出白色。
4. 电子-声子相互作用增强掺锗二氧化硅薄膜中的锗原子与周围的硅原子之间存在一定的振动。
掺锗会增加晶格振动的强度和频率，从而增强了电子-声子相互作用。
这种相互作用会导致光的散射和反射增加，使薄膜表面呈现出白色。
总结起来，掺锗二氧化硅薄膜发白是由于掺杂过程中引入的晶格缺陷、能级结构变化、光学吸收增加和电子-声子相互作用增强等因素共同作用的结果。
这些因素导致了光的散射、反射和吸收的增加，使薄膜表面呈现出白色。
掺锗二氧化硅薄膜发白现象的研究对于了解掺杂对材料性能的影响、优化材料的光学和电学性能以及开发新型材料具有重要意义。
随着技术的不断发展，我们相信对掺锗二氧化硅薄膜发白原理的研究会有更深入的认识，为材料科学和应用技术的发展提供更多的可能性。
ITO透明电极替代材料的研制与应用
ITO透明电极替代材料的研制与应用发布时间：2021-12-10T03:17:14.718Z 来源：《科学与技术》2021年第26期作者：李铭浩，李博，宋凯安，张轶强[导读] 透明导电电极（TCE）是液晶显示屏、触摸屏、太阳能电池等电子产品的重要组成部分之一。
李铭浩，李博，宋凯安，张轶强吉林建筑大学电气与计算机学院，长春 130118摘要：透明导电电极（TCE）是液晶显示屏、触摸屏、太阳能电池等电子产品的重要组成部分之一。
其中透明导电材料氧化铟锡（ITO）作为市场化的窗口电极用于电子元器件中。
但是随着柔性电子器件不断兴起，对电极材料可柔性加工的需求也逐步提高，ITO材料自身不耐弯折的劣势使得各课题组对其替代材料的研究投入了更多的关注，不但要具备高的电学性能与光学透过率，且可柔性加工为后续可穿戴、可弯折、可卷曲的电子设备提供有力的支撑。
关键词：透明电极、ITO、ITO替代材料0 引言透明导电薄膜已成为现代电子学、微电子学、材料科学等新兴交融学科的重要材料基础。
就是将透过性能以及导电性能复合在一起的薄膜材料，因为其良好的导电性、高透过率打破了人们对于透明材料不导电，导电材料不透明的最初认知。
其中ITO薄膜也是目前透明导电领域市场化最为成熟的材料[1]。
ITO材料良好的光透过和导电性使得铟需求量逐年增高[2]，铟资源短缺以及其易脆性的特点，在柔性电子器件大规模发展的环境下，使得人们继续寻求新型的TCE材料。
目前作为ITO替代电极的石墨烯、碳纳米管、导电聚合物、其他类型氧化物、金属网格结构等新型TCE导电材料已经得到广泛研究。
1 石墨烯材料石墨烯材料是通过sp2杂化连接碳原子，从而紧密堆积成单层二维晶格结构的一种新材料?。
由于其优异的光学性能、电学性能、以及独特的力学特性，使得它在材料学、微纳加工、生物医学等方面有着广泛的应用前景，甚至一度被认为是未来革命性的材料。
随着石墨烯材料愈发受到重视，研究人员们也将这种高导电率的材料应用到透明导电领域。
光伏透明导电膜
光伏透明导电膜
光伏透明导电膜是一种具有光伏效应和导电性能的薄膜材料，能够将太阳光转化为电能，并且具有透明性，可以应用于透明电子器件和光伏发电领域。
光伏透明导电膜通常是由导电氧化物材料制成，如氧化锡（ITO）和氧化铟锡（ITO）等。
这些材料具有良好的导电性能和光透过性，可以在不影响光的透过性的情况下实现电流的传导。
光伏透明导电膜的应用非常广泛。
在透明电子器件方面，它可以用于制造透明触摸屏、透明显示器、透明导电电极等。
在光伏发电领域，光伏透明导电膜可以用于制造透明太阳能电池板，将太阳能转化为电能。
光伏透明导电膜的制备一般采用物理气相沉积、磁控溅射、离子束溅射等技术。
这些技术可以在基底上沉积一层薄膜，形成光伏透明导电膜。
光伏透明导电膜的发展具有重要的意义，它可以实现太阳能的高效利用，并在透明电子器件领域提供更多的可能性。
随着技术的不断发展，光伏透明导电膜的性能和应用将会得到进一步的提升。
透明导电膜
一、透明导电膜透明导电膜是既有高的导电性，又对可见光有很好的透光性，而对红外光有较高反射性的薄膜。
透明导电膜主要有金属膜和氧化物半导体膜两大类。
（1）金属透明导电薄膜当金属膜的厚度在约20nm以下时对光的反射和吸收都较小。
由于金属薄膜中存在自由电子，因此在膜很薄时也具有很好的导电性，且在基片温度较低时就可制备出低电阻膜。
常见的金属透明导电膜有金、银、铜、铝、铬等。
为了制备平滑连续的膜，需要先镀一层氧化物做衬底，再镀金属膜。
金属膜的强度较低，其上面常要再镀一层保护层如SiO2或Al2O3等。
（2）氧化物半导体透明导电膜这类导电膜主要有SnO2、In2O3、ZnO、CdO、Cd2SnO4等，它们都是n型半导体。
对这种导电膜要求禁带宽度在约3eV以上，且通过掺杂可使其具有高的载流子浓度以得到高的导电率。
目前，应用最广泛的是SnO2和In2O3薄膜。
作为半导体材料，化学计理比的SnO2膜电导率很低，为增加电导率需要加入一些高价离子如Sb5+、P5+等。
这样得到的膜导电性好，对可见光有优异的透光性，强度和化学稳定性都很好，加之成体低，因而得到广泛应用。
根据不同要求可采用CVD、PVD乃至喷涂法来制备。
经过掺杂的In2O3的透光性和导电性均优于SnO2，因而近年来得到比SnO2更为广泛的应用。
化学计量比的In2O3膜，其电导率也很低，为增加电导率需要添加一些锡，通常将这种膜称为ITO（铟锡氧化物）薄膜，主要是用真空蒸镀或溅射等PVD法来制备，以在较低温度得到高性能膜。
透明导电膜（主要是SnO2和ITO）具有很广泛的用途，例如用于液晶显示器件及太阳能电池的透明电极，由于对红外线具有反射能力而被用作防红外线膜、太阳能集热器的选择性透射膜、玻璃上的防霜透明发热膜等。
1. SnO2透明导电薄膜（1）工艺特点利用超声雾化热解淀积工艺，将SnO2:F透明导电薄膜制备于耐高温的衬底之上。
本工艺突出的优点是：所需设备简单，工艺周期短，原材料价格低廉，可制备出与物理淀积方法性能相当的高质量薄膜，尤其可将SnO2:F透明导电薄膜均匀地制备于管状衬底的内壁。
透明导电极
透明导电极全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：透明导电电极是一种能够同时具备透明度和导电性的材料，广泛应用于光电子器件、触摸屏、液晶显示器、有机电致变色器件等领域。
透明导电电极的出现，极大地提升了这些领域设备的性能和实用性。
本文将介绍透明导电电极的原理、制备方法以及应用领域，并展望其未来发展前景。
一、透明导电电极的原理透明导电电极的原理是在保持材料透明性的同时提高其导电性能。
通常情况下，金属材料具有很好的导电性能，但不透明，无法用于透明器件。
而透明材料如ITO（氧化铟锡）具有很好的透明性，但导电性能较差。
研究人员通过将导电性能较好的材料（如金属纳米颗粒、碳纳米管等）与透明性较好的材料复合，制备出了具有优秀透明度和导电性能的透明导电电极。
透明导电电极的导电原理主要包括电子传输和光学性质。
透明导电电极在外加电场下，会出现电子的传导效应，使得电流可以在电极内部迅速传输。
材料的光学性质也会影响电极的透明度。
通常情况下，材料的透明度取决于其本身吸收、散射光的能力，因此透明导电电极的材料需要具有很好的透明性，使得光线可以顺利穿透到器件内部。
目前，透明导电电极的制备方法主要包括溶液法、蒸发法、喷涂法等。
溶液法是将导电性材料溶解在溶剂中，通过涂覆、印刷等方式将其均匀涂布在基底上，再通过烘烤等步骤制备固化的透明导电电极。
蒸发法是通过真空蒸发、磁控溅射等技术，在基底上沉积金属薄膜或其他导电材料，再通过退火等步骤提高其导电性能。
喷涂法是将导电材料溶解在溶剂中，通过高压气体将溶液喷射至基底上，再通过烘烤等步骤形成透明导电电极。
除了传统的制备方法外，近年来也出现了一些新的制备透明导电电极的方法。
有学者利用浸渍自组装技术，通过将导电材料溶解于溶剂中，再通过自组装的方法将其自发排列在基底上，制备出具有优异导电性能的透明导电电极。
还有学者通过纳米制备技术，利用纳米材料对传统透明导电电极进行改性，提高其电导率和透明性。
透明导电电极广泛应用于光电子器件、触摸屏、液晶显示器、有机电致变色器件等领域。
高性能n型透明导电薄膜
高性能n型透明导电薄膜 | 新型p型透明导电薄膜 | 高性能增透纳米结构薄膜高性能n型透明导电薄膜 (High Performance n-type Transparent Conducting Films)透明导电薄膜(TCO)由于具有高的可见光区透射率、高的红外区反射率和对微波强的衰减性，同时具有低的电阻率等独特的性能，因此得到了迅速发展且在许多领域得到了广泛的应用。
n型透明导电薄膜是光伏电池中关键的光电配套材料，占非晶硅a-Si薄膜电池成本的30-40%。
In2O3:Sn(ITO)和SnO2:F(FTO)是已经发展成熟的n型TCO材料，分别大规模应用于平板显示和建筑/太阳光伏能源系统两大领域。
ZnO:Al（AZO）透明导电薄膜因价格便宜、来源丰富、无毒、易于大面积生产，并且在氢等离子体中稳定性要优于ITO和FTO薄膜，同时具有较ITO薄膜更好的光电特性，因而成为ITO薄膜更有利的替代者，ZnO基透明导电膜体系近期更是成为世界范围内的研究开发热点。
光捕获技术是当前薄膜太阳能电池高效化的关键之一，TCO的织构化作为光捕获技术的关键，正成为行业竞争的焦点。
我们的研究主要侧重于：1. 非铟、低铟TCO薄膜的低成本制备技术；2. 表面织构化ZnO基透明导电膜体系的低温制备；3. 高性能表面织构化TCO薄膜在太阳能电池中的应用。
我们采用磁控溅射两步法室温制备高性能表面织构化的AZO薄膜，所制备的AZO薄膜，方块电阻为(0.66 Ω/sq)、可见透光率(-90%)、RMS粗糙度(40.2 nm)，指标均达到或超过文献报道。
新型p型透明导体 (Novel p-type Transparent Conducting Films)透明导电材料是同时具有高度可见光透过性和良好导电性的半导体材料，被广泛应用于平面显示、电子信息、建筑等领域中,也是新型高效太阳能电池的关键材料。
p型透明导体的应用极大地提高了半导体器件的工艺窗口，拓展了半导体制造工艺。
透明导电膜的发展及运用
透明导电膜的发展及运用本文主要介绍了透明导电薄膜材料的产生和原理，以及材料性能的两种主要表征方法；并列举了一些透明导电材料的两种性能。
经过多年发展，透明导电薄膜材料形成了几种主要的制备方法，例如高温热分解喷涂法，真空蒸发镀膜法，化学气相沉积法，离子镀法，溶胶-凝胶法，溅射法等，并介绍了这几种方法的优点和缺点。
并认为透明导电膜未来的发展方向是朝着柔性材料的方向发展，并引出三种可以制备柔性透明导电薄膜材料的主要方法：第一种碳纳米材料制备的透明导电材料；第二种金属网格法制备的材料及其类似方法；第三种是印刷法制备的透明导电材料。
最后对透明导电材料的多种方法和运用做出总结，并对未来透明导电材料的市场趋势做出一些预测。
关键词：透明导电膜，ITO，纳米材料，柔性第一章绪论1.1 引言在自然界中，一些物质的性能往往不可兼得，例如材料的硬度和韧性就是一对矛盾体，硬度高往往缺乏韧性，韧性好而硬度却不符合我们的要求。
物质的导电性和透光性也是这样的矛盾体。
在工业的发展中，人类需要在一些场合下运用既透明又导电的物质，透明导电膜在此情况下诞生了。
这类材料最初的运用是在平板显示器的透明电极上。
也许1907年的Badeker（）是第一个制作出透明导电物的科学家，他通过热蒸发镉（Cd）然后形成氧化镉（CdO）的透明导电膜。
这此基础上，透明导电膜材料继续往前发展，以此形成了几个重要的阶段：二十世纪60年代，以掺锡的氧化铟的薄膜（Indium TinOxide 简称ITO）；70年代，以金属材料为基础，辅以纳米技术制作的金属基复合膜；80年代，以掺杂铝的氧化锌膜（Al-doped ZAO 膜）；90年代到现在，透明导电膜已经迎来的发展的高峰，金属网格技术，纳米金属蒸镀技术，纳米碳管膜技术，有机导电膜技术和石墨烯膜技术以满足人类的不同需要而孕育而生。
这些技术有的已经部分运用到工业生产中，有的还有部分问题没有突破，但透明导电膜已经不仅仅运用在平板显示器的电极上了，在汽车玻璃，太阳能电磁板，电磁屏蔽装置，气敏传感器，薄膜电阻器等上广发运用，而现在根据人类的需求又朝着柔性透明导电膜的方向发展。
ITO膜透明导电玻璃的特性_制备和应用
Ξ№.1 陕西科技大学学报 Feb.2003・106・ JOU RNAL O F SHAAN X IUN I V ER S IT Y O F SC IEN CE &T ECHNOLO GY V o l.21 文章编号:1000-5811(2003)01-0106-04ITO 膜透明导电玻璃的特性、制备和应用马颖,张方辉,牟强(陕西科技大学电气与电子工程学院,陕西咸阳 712081)摘 要:主要介绍了ITO 膜透明导电玻璃的主要特性、结构、导电机理、半导化机理、制备方法,综述了其在液晶显示器行业以及其它领域中的应用。
关键词:ITO 膜透明导电玻璃;溶胶—凝胶法;磁控溅时;液晶显示器中图分类号:O 484.4+2 文献标识码:A0 前言ITO (Indium 2T in 2O x ide ,铟锡氧化物的简称)膜透明导电玻璃,以下简称ITO 膜玻璃,属信息产业领域广泛使用的电气、电子玻璃家族中的一员,在信息产业中有着重要的地位。
透明导电玻璃作为平面显示器行业的上游产品,其应用面极广,不但是L CD (液晶显示器)中的关键组件,还可在其它高阶平面显示器中作为透明玻璃电极,并与民用消费产品(诸如建材、汽车、电视等)息息相关,其工艺更可进一步延伸为市场所需的任何导电玻璃的生产。
1 ITO 膜的性能铟锡氧化物薄膜是综合性能最优异的透明导电薄膜〔1〕,具有一系列独特性能:较低的电阻率(约为10-48・c m );可见光透过率可达85%以上;紫外线吸收率大于85%;红外线反射率大于80%;微波衰减率大于85%;加工性能良好,便于刻蚀;膜层硬度高,既耐磨又耐化学腐蚀等。
将ITO 膜玻璃用作平板显示器件的透明电极时,其最重要的特性指标为方阻和可见光透射率,通常希望ITO 膜玻璃具有较小的方阻(10～1008 □)和较高的透光率(83%以上)〔1〕。
图1 In 2O 3体心立方结构1.1 ITO 膜的结构In 2O 3薄膜属于氧化物半导体透明导电薄膜〔2〕,为体心立方铁锰矿结构(a =1.0118nm )的晶体,其晶体结构如图1所示。
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在氧化锌层前电极加入锗阻止杂质来改善非晶硅电池的FF 和Voc 的研究APPLIED PHYSICS LETTERS VOLUME 85, NUMBER 30003-6951/2004/85 (3)/479/3/$20.00 479 ? 2004 American Institute of Physics摘要：以氧化锌比以SnO2为前电极的非晶硅电池显示出了较低的FF和Voc；—种解决的办法是采用高电导率的纳晶P层来克服高接触电阻，但是近来的研究表明：相对于SnO2做前电极来说，ZnO前电极与p层的接触电阻并没有发生变化，这主要是因为ZnO的二极管品质因子太差。
我们在ZnO前电极与p层的接触面上通过加入一层薄的非晶锗层来改善电池的性能和ZnO的二极管品质因子。
增加一层薄的非经锗能够抑制氧和碳元素进入本征i层。
氢化的非晶硅电池(a-Si:H)的性能对TCO前电极的变化非常敏感，顶衬结构的pin非晶硅电池，其绒面SnO2前电极易受等离子氢的刻蚀。
而具有高电导率的ZnO—度被认为可以阻止等离子氢对前电极的破坏，但是在ZnO前电极上制作pin非晶硅电池后却表现出低的FF,尽管其短路电流JsC较高。
理论表明：呈现P 型的a-Si:H和呈现n型的ZnO的接触具有整流效应，一般而言呈现n型的ZnO作为背电极与非晶硅电池的n层才会形成较好的接触。
为了解决整流效应等问题，人们已经尝试了很多的办法，包括对P型ZnO的研制。
但是任何研究都离不开使用纳晶P层来代替a-Si:H层，因为纳晶P层的电导率高，当然这对于纳晶硅电池来说是没有问题的，但是非晶硅电池的P层还是需要额外的一层非晶硅碳，[来提高电池的FF] ，尽管非晶硅碳降低了电池的Voc ，另外纳晶硅电池需要更长的沉积时间来成核和长大。
对以ZnO为前电极的非晶硅电池采用两种独立的测试方法进行了测试，结果表明：电池的整流效应并没有降低，而且电池的接触电阻也与SnO2类似。
相反，二极管品质因子的一贯增加表明它增强了载流子的复合损失。
X射线光电子谱测试表明：以ZnO相比SnO2为前电极的非晶硅电池的P层中硅氧化合物与硅的比值前者要高。
因为硅锗相比而言，氧优先与硅结合，所以事先在硅和过度氧化层之间添加锗可以阻止氧化物的继续生长。
这里我们报道了在ZnO前电极上快速沉积一薄层锗来提高氢化非晶硅电池的FF和Voc(例如可以以SnO2为前电极的电池作为参考标准)。
研究结果表明：锗降低了器件中氧和锌的掺杂并相应的改善了电池的二极管品质因子。
实验中pin 电池的结构为：£nO2(~700 nm) or ZnO(~7OO nm-p(~10 nm)-(~250 nm) -n(~30 nm) ^ZnO(~100 nm) -\l(~200 nm),米用直流等离子体来分解硅氢混合物来分别生长PIN层。
第一种衬底为的在3mm厚的soda-lime苏打石灰玻璃上沉积的SnO2且已经商业化的TCO玻璃;底二种为在1mm厚的玻璃上采用常压化学气相沉积APCVD沉积的掺F的ZnO膜。
薄锗层是采用等离子体强度约为50mW/cm2，在氢锗比为30：1的情况下，沉积约为4s。
电池的大小约为0.25cm2。
电池的测试方式有I-V测试以及外量子效率的测试。
衬底的大小为8*8cm2，测试时，至少测试出36个点中的6个点，然后再取平均值。
数据分析采用JMP? (SAS Institute Inc.)and the vertical nonoverlap of the diamonds indicates 97% certainty that the data sets are differen(t 不会翻译) . 竖直非重叠金刚石结构达到97%的数据是明显不同的。
一般而言，沿着TCO窄条方向的普通接触距离和串联电阻之间关系可以用一条直线来表示，而且TCO -p 层的接触电阻和TCO 的方块电阻就由这条 直线的截距和斜率所决定。
非晶硅薄膜电池中的氧含量由 seco ndary ion mass spectrometry （SIMS ）来测试.Appl. Phys- Lett., Vol. 85, No 3. 19 July 20040.70;-------------- 8。
力aoff —何 SnOi SnQrGe ZnO ZhdGaFront Contact - Interface图1 （a ） ZnO-p 层之间沉积时间了 100s 的锗界面层的透过率测试曲线（上） ZnO-p 层之间沉积时间了 4s的锗界面层的透过率理论计算曲线（下）；1 （b ） SnO2或ZnO 有无锗界面层四种衬底上电池的外量子效率测试结果在ZnO 前电极与P 层之间沉积一层锗之后我们画出了其透过率曲线，图 1（a ）画出了两条透过率曲线，其中一条为实际测量得到的较厚（沉积时间 100s ）的 锗薄膜的透过率曲线，另外一条则是计算得到的已经用作 ZnO-p 层之间的界面 层的锗薄膜的透过率曲线。
加入锗薄膜后，透过率在蓝光区约有 2%的损失，在 长波段的损失则少些，但是测量时所用的折射率系数 n 与实际器件（这里应是电 池或电池的一部分）折射率不符，因此实际应用中透过率的损失应小于 2%。
图 1 （b ）给出了电池在波长为 500nm 光的照射下的量子效率，电池分别作在四种 衬底上，分别为：带有锗界面层的SnO2与ZnO:F 薄膜的导电玻璃；不带锗界面 层的SnO2与ZnO:F 薄膜的导电玻璃。
加入锗薄膜后， ZnO 衬底上制备的电池 量子效率降低4%,而SnO2上的电池只降低了 1%。
后种情况主要是因为锗可以 作为SnO2的保护层，减少沉积P 层时H +还原作用造成的SnO2透过率衰退效应。
尽oooooooo O9&7 &创如3 100 550 750 Wavelength (nm)97 96 9599 96管快速沉积的这层锗薄膜的禁带宽度很窄而且还有很高的缺陷密度，但它仍可以作为透明的接触层来使用。
076图2 .SnO2或ZnO 有无锗界面层四种衬底上电池的特性参数图2给出了上述4衬底上所制备的电池的光电参数的测量结果， 从图中可以 看出锗界面层对于在 SnO2上沉积的电池性能改善不明显，但能显著提到 ZnO 衬底电池的填充因子、开路电压和效率。
锗界面层对 ZnO 衬底电池的短路电流 影响不大，尽管它已经改变了该电池对短波的响应， 这说明锗界面层的高折射率074」0F =一丄072 070 0.68 0.66 0*909 8 7 8 8 8 ■I ■* o o o (A) uo>SnOj SnOj'Ge ZnO ZnO-G& Front Contact 一 Interface Layer0.86 13 12 11 & 58.0 7.0 6.5(％) A0S 卫匸山系数已经整体改变了电池的光耦合。
表1给出了 4种衬底上电池的二极管品质因子、TCO 薄膜的方块电阻、以及TCO-P 层接触电阻。
与早期的数据相吻合，表中列出的TCO-P 型层接触电阻与其他（实 验）的TCO-P 型层接触电阻相差不大，而且锗界面层也没有对此造成什么影响。
另一方面，对于二极管品质因子A ，显然ZnO-p 型层的A 值要高于SnO2-p 型层 的，再次与之前的数据吻合。
很明显， A>2意味着正向电流存在多种传导机制。
与另外三种电池相比较，制备于 ZnO 衬底上无锗界面层的电池的 J-V 曲线有很 大的差别，这种差别导致 较低的FF ,（而A 的数值与电压相关I ）。
但是在ZnO-p 型界面层加入锗薄膜后，A 的数值显著降低，减少了复合流， 正向电流传导机制。
图3（a ）SnO2上有无锗界面层两种衬底上制备的电池中Sn 与O 的分布曲线 （b ） ZnO 上有无锗界面层两种衬底上制备的电池中Zn 与O 的分布曲线空心的代表没有锗界面层的，实心的代表有锗界面层的TCO Interface A R sheet (fl ' 口)FF S11O2 1 63 116 1.7 0.7361.61 12,8 1.3 0.739 ZnO2-3 9.9 1.9 0 6S0 ZiiO —Ge1 7310.22.20.737表1四种衬底上电池的二极管品质因子、 TCO 薄膜的方块电阻、以及 TCO-P 层接触电阻同时消除了其他的 Depth (grn)10^10^3 10IJ10'I图3 (a)分别给出了含有锗界面层与无锗界面层SnO2衬底上制备的电池中Sn 与O的分布曲线。
图3 (b)分别给出了含有锗界面层与无锗界面层ZnO衬底上制备的电池中Zn与O的分布曲线将两图比较后发现，Sn与O的分布界面较宽，这主要是因为商业化生产的SnO2 (用于本实验的SnO2导电玻璃是购买的)表面要比溅射制备的ZnO粗糙。
加入锗界面层后，扩散入P型层表面的O、Sn、Zn 均明显降低。
锗膜对于ZnO 中O 扩散进入p 型层表面的阻挡效果要优于SnO2的,表明其对ZnO的阻挡效果更好。
锗膜沉积时间很短减少了H+对TCO 的还原作用，而锗与O 也不容易发生反应，因此防止O 进入锗界面层。
由于留在表面的Zn易于升华，因此他们比Sn更容易相结合，而Sn原子会留在TCO 薄膜表面造成透过率下降。
总而言之，这层快速沉积的锗薄膜能显著提高沉积在ZnO 衬底上的非晶硅电池的性能。
这可以归因于两点：1.沉积时间短，对TCO 的还原效果很小；2.锗与O 不易反应，最终减少ZnO 中的O 对电池的污染。
这就减少了电池中由杂质引起的复合效应。