[發明專利]一種氧化鎘基透光波段可調的導電薄膜制備方法

有效

• 申請號: 201310051684.3
• 申請日: 2013-02-17
• 公開（公告）號: CN103107244A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 陳貴賓;翟章印;賈建明;于海春;華正和;趙金剛
• 申請（專利權）人: 淮陰師范學院
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L21/203
• 代理公司: 淮安市科文知識產權事務所 32223
• 代理人: 陳靜巧

技術領域

本發明涉及光電功能材料的制備技術，特別涉及一種氧化鎘（CdO）基透光波段可調的導電薄膜制備方法。

背景技術

隨著地球蘊藏的石油、煤炭或天然氣等化石資源的大幅度遞減，世界能源枯竭的問題日趨嚴峻。人類尋求和開發利用取之不盡的太陽能源是全球面臨的共同任務，也是材料、物理、化學等眾多學科領域重點關注研究的方向之一。近些年來，利用太陽能發電技術獲得了迅猛發展。人們研究開發的太陽能電池是一種對光有響應、并可通過光電效應直接把光能轉化成電能的裝置。太陽能電池的核心技術是半導體構成的p-n結，當太陽光照在半導體p-n結上，有效的光子能量便不斷地激發載流子，維持p-n結的電勢差，可外接電路作為供電電源。?然而半導體都具有一定的能帶寬度（E_g），太陽能電池只能將接近其半導體帶寬、能量為hν的光子有效地轉化為電能，能量小于帶寬的光子則無法被電池吸收，也就不能轉化為電能。另外，對于太陽光而言，其輻射光譜的99%以上處于波長150-4000納米（nm）之間，其中大約50%的太陽光為波長400-760nm的可見光，其余為紫外光或紅外光。因此，對于某固定半導體材料的太陽能電池，都只能對特定波段的太陽光進行有效利用。目前，即使是光譜響應范圍較寬的單結硅基太陽能電池也只能利用太陽的可見光區的能量。對于如何提高太陽能電池對太陽的紫外和紅外波段在內的寬光譜能量光的有效利用率，則是業內須繼續研究中的重要課題之一（參見J.?F.?Geisz等，High-efficiency?GaInP/GaAs/InGaAs?triple-junction?solar?cells?grown?inverted?with?a?metamorphic?bottom?junction，Appl.?Phys.?Lett.?91,?023502?(2007)）。另一方面，在太陽能電池的應用實踐中，金屬電極結構的太陽能電池，其導電性能好，但透明度差，因而阻擋了太陽光照射到p-n結上，降低了太陽光能的有效利用。就此，人們必須考慮改變太陽能電池的電極結構，使陽光盡可能多地射入電池的內部，以提高太陽能電池的效能（參見A.?R.?Burgers,?How?to?design?optimal?metallization?patterns?for?solar?cells，Prog.?Photovoltaics?7,?457–461?(1999)）。近些年，一種以光電效應工作的薄膜式太陽能電池應運而生。其所采用的透明導電薄膜是一種既能導電，又可在一定光譜范圍內具有高透明率的薄膜，主要包括有金屬膜系、氧化物膜系、其他化合物膜系、高分子膜系、復合膜系等。上述膜系主要用于光電器件（如LED，薄膜太陽能電池等）的窗口材料，如：常見的透明導電薄膜為ITO（錫摻雜三氧化銦）、AZO(鋁摻雜氧化鋅)等。為此，高性能的透明導電薄膜技術受到業界的廣泛關注，目前被研究較為深入的是氧化物膜系。其中，氧化隔（CdO）基屬于寬禁帶直接帶隙化合物半導體，是一種具有高遷移率、高載流子濃度的薄膜，是應用于太陽能電池（即太陽能光伏電池）的窗口和光敏探測器等電子器件的基礎材料，而如何提高其作為導電薄膜對太陽光的利用效率，又是值得業內研究的新課題。

發明內容

本發明提供了一種氧化鎘（CdO）基透光波段可調的導電薄膜制備方法，目的在于通過采用磁控濺射，改變氧化鎘基薄膜中銦（In）的含量，以實現氧化鎘（CdO）基導電薄膜透光波段的可調性，使更多的陽光被太陽能電池半導體結構吸收，從而最大程度地提高太陽能電池的光利用效率。

本發明的技術解決方案

（一）本發明的核心技術：

（1）導電薄膜（以下簡稱薄膜）的透光波段與導電薄膜中銦（In）組分的含量相關，適度提高薄膜中的In含量，可增加透過紫外波段的光，適度減小薄膜中的In含量可增加透過紅外波段的光。

（2）薄膜中In組分含量的變化與磁控濺射靶材濺射功率相關。也就是說濺射功率越大，濺射出的粒子越多，薄膜沉積的速率越快，薄膜中含有相應靶材的含量越多。

（3）薄膜中In組分含量的變化與磁控濺射的氧化鎘材料靶、氧化銦錫材料靶各自和基片之間的距離相關。如上所述兩種靶的濺射功率各自固定后，選擇固定其中氧化鎘靶與基片之間的距離，減小（或增大）另一個氧化銦錫靶與基片之間的距離，也可適當增大（或減小）薄膜中In含量。

（4）在相同濺射功率的條件下，薄膜厚度與薄膜沉積時間一定范圍內的長短相關；

（二）本發明方法具體工藝步驟：