研究生: |
黃煜清 Huang, Yu-Ching |
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論文名稱: |
以電漿離子佈植提升氧化鋅薄膜光電特性之研究 The Investigation for Improving Optical and Electrical Properties of ZnO Thin Films by Plasma Immersion Ion Implantation |
指導教授: |
寇崇善
Kou, Chwung-Shan |
口試委員: |
劉偉強
周賢鎧 寇崇善 |
學位類別: |
碩士 Master |
系所名稱: |
理學院 - 物理學系 Department of Physics |
論文出版年: | 2011 |
畢業學年度: | 99 |
語文別: | 中文 |
論文頁數: | 78 |
中文關鍵詞: | 透明導電氧化物 、氧化鋅 、氫氣電漿處理 |
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摘要
本論文使用電漿離子佈植(plasma immersion ion implantation, PIII)系統,對矽薄膜太陽電池用之透明導電薄膜:氧化鋅-硼(ZnO:B)進行電漿處理。實驗初期觀察到薄膜經由氫氣電漿處理過後電阻率有下降的現象,以此現象作為實驗的開端,調整電漿系統的兩個參數;試片偏壓及處理時間,觀察薄膜處理前後的材料特性變化。主要目的是希望藉由氫電漿處理,調變出適合矽薄膜太陽能電池用之透明導電膜,提高太陽電池的光電轉換效率。
本論文的最佳化電漿處理可將ZnO:B薄膜的電阻率由原本的2.17×10-3(Ω-cm)降為1.1×10-3(Ω-cm)。由進一步的材料分析推測是由於氫正離子與薄膜中的氧形成氫氧鍵(OH-),進而提供自由載子,降低電阻率。在試片偏壓為1kV,拉長電漿處理時間至75分鐘後,400-1200nm的平均穿透率可由原本的78.3%提升到84.1%,反射則由8.9%降至7.3%,霧度與原本相比可增加約46%。由SEM觀察得到的表面形貌推測,是因為原本金字塔狀的晶粒,經處理過後產生更細微的次波長結構(或稱蛾眼效應),使得光線進到漸變的折射率材料時,較感受不到折射率的變化,進而有效降低反射並且提高穿透率,另外也由於此種微結構造成薄膜對光線的散射能力變好,提升霧度。由上述的調變結果,成功使薄膜的電阻率下降、穿透率提升,並且提升薄膜對光線的散射能力,希冀結合電、光性及表面形貌三者之優化,能有效降低矽薄膜太陽電池的串聯電阻,提升光電流,最終能對矽薄膜太陽電池的轉換效率有所幫助。
第一章
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第三章
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第五章
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