太阳能电池用透明导电AZO薄膜的研究【开题报告】

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1、毕业设计开题报告通信工程太阳能电池用透明导电AZO薄膜的研究一、选题的背景与意义在资源也来越匮乏的现代社会，太阳能作为一种清洁的可再生能源受到了人们越来越多的重视。而伴随着太阳能产业的发展，一种新的功能材料TCO（transparentconductingoxide）透明导电氧化物薄膜随之发展起来。此类薄膜具有电阻率低，可见光区的透射率高等优良的光电特性，在太阳能电池，平面显示等光电领域有着广阔的应用前景。金属氧化物透明导电膜种类繁多且研究比较早，Bakdeker于1907年第一个报道了CdO透明导电膜。1950年前后出现了硬度高、化学性能稳定的SnO

2、2。基和综合光电性能优良的In2O3基薄膜。1985年，TakeaojioSizoMiyata首次用气相聚合方法合成了导电的PPY—PVA复合膜，从而开创了导电高分子的光电领域。2009年，日本开发出可替代ITO的透明导电薄膜。透明导电膜以接近金属的导电率、可见光范围内的高透射比、红外高反射比以及半导体特性，广泛应用于太阳能电池、显示器、气敏元件、液晶显示、防静电以及半导体等领域。薄膜太阳能电池可以广泛的应用于通信电子产品中，节省了宝贵的能源，而且无污染。在山区或者偏僻的地方，通信电子产品往往受到没有电源的困扰，而薄膜太阳能电池的应用恰好可以解决这个问

3、题，所以研究太阳能用AZO透明导电薄膜具有积极的意义。AZO（ZnO：Al）氧化锌掺铝透明导电薄膜作为ITO家族的一位成员，受到越来越多研究人员的重视。ZnO是重要的功能材料，具有电导、光导、压电、声光、发光、气敏传感器及化学催化等特性。ZnO可以在很宽范围内调节和控制，不同条件下生成的薄膜具有不同的功能。在ZnO薄膜中掺入铝、铟、氟等杂质，进入ZnO晶格空位，能减小晶格缺陷，能有效地提高薄膜的电导率，改善其性能。相比较当前制备技术最成熟、应用最广泛的In2O3基薄膜（简称ITO薄膜），AZO膜的材料来源丰富，无毒而且成本低廉，并且在活性氢和氢等离子体

4、环境中化学稳定性高，不易使太阳能电池材料活性降低，稳定性要优于ITO薄膜，光电特性也不亚于ITO薄膜。随着透明导电膜研究的深入和制备技术的不断发展，其应用领域不断扩大，前景非常广阔。所以，AZO薄膜目前已成为TCO薄膜领域的研究热点。为了获得可见光区透射率高、性能稳定、电导率高、附着性好的高质量的太阳能电池用透明导电AZO膜，国内外已经研发出多种制备技术来调控和改善膜的性能，主要有磁控溅射工艺，溶胶一凝胶工艺，脉冲激光沉积(PLD)工艺，真空蒸镀工艺和化学气相沉积(CVD)工艺。各种技术虽然各具特点，但都致力于完善薄膜性能、降低反应温度、提高控制精度、

5、降低制备成本和适应大规模生产。二、研究的基本内容与拟解决的主要问题：研究的基本内容：本课题研究的主题是太阳能电池用透明导电AZO薄膜，现在国内外研究AZO薄膜的方法有很多，我们从实验室的实际出发，制定了用溶胶一凝胶工艺制备和研究太阳能电池用透明导电AZO薄膜。主要研究室温下不同的Al3+掺杂浓度对导电薄膜导电率的影响，以及实验温度，溶胶浓度对薄膜的导电性能的影响，最终确定最佳的Al3+掺杂浓度和反应条件。拟解决的主要问题：1.制备溶胶一凝胶过程中各项工艺参数对AZO薄膜成膜的影响。2.不同的Al3+掺杂浓度对膜的电导率的影响，Al3+离子是否进入到Zn

6、O晶格中的测试分析。研究的方法与技术路线：研究的方法：溶胶一凝胶工艺法，分析对比法，讨论法辅以文献法。在毕业设计的前期，广泛阅读大量的相关文献、图书和电子资料，掌握本毕业设计中的技术。然后，开始设计整个实验流程，购买所需的实验用品和试剂，确定实验试剂的配比。实验开始后，对实验过程进行分析、对比和优化。采用不同浓度的Al3+掺杂浓度，对AZO成膜后测定性能，对比分析实验结果，以确定最佳掺杂浓度。在研究进行过程中遇到自己不明白的地方或无法解决的问题时，及时联系导师、相关研究生以及课题相似的同学进行沟通与交流，提出自己的疑问，从他们之中获取解答，学习新的知识

7、。整个实验完成后，撰写论文，准备论文答辩。技术路线：制备流程图根据配比确定Zn（COOH）2。2H2O，AlCl3，乙二醇甲醚的量将Zn（COOH）2.2H2O和AlCl3溶于乙二醇甲醚中，置于锥形瓶用水浴法控制温度，用电磁搅拌器搅拌，制备胶体取胶体滴在石英玻璃上，用匀胶机进行旋转涂层用恒温烤箱对AZO膜进行退火处理AZO膜制备完成1.利用水浴法对胶体的制备温度进行恒温控制。2.用电磁加热搅拌器对胶体进行加热和搅拌控制。3.用旋转涂层法实现薄膜的形成。4.用恒温烤箱对AZO膜进行退火处理。二、研究的总体安排与进度：2010年11月选题，明确课题任务20

8、10年11月——12月：技术上，相关资料的准备。相关文献资料的阅读整理，外文资料的翻译，开题报