ITO薄膜即銦錫氧化物半導體透明導電膜,主要優點是其高透明度和導電性,可以作為透明電極應用在光伏電池中。在TOPCon電池中,添加ITO薄膜可以有效提升電池的短路電流密度和轉換效率,是提高TOPCon電池性能的一種有效途徑。美能UVN2800分光光度計是一款用于測量ITO、非晶硅、微晶硅等薄膜材料的透過率、反射率以及吸光度的檢測儀器,波長范圍為190~2800 nm,搭配全新控制、數據處理軟件為太陽能電池效率分析提供了有力支持。
透明導電氧化物薄膜的應用與制備
透明導電氧化物薄膜(TCO)被用作透明母電極,已經成為不同光電器件的重要組成部分,如:太陽能電池、發光二極管、光電二極管等。為保證其光學的高透明度,這些電極的電阻率應盡可能地最小化。
氧化銦錫(ITO)薄膜是目前應用最廣泛的材料,制備的方法也多種多樣,包括直流和射頻濺射、反應蒸發、脈沖激光燒蝕、電子束蒸發、噴霧熱解和溶膠-凝膠技術。在制備過程中,ITO薄膜的電學和光學性能對制備方法、成分、氧分壓、襯底溫度、襯底類型和退火工藝高度敏感,薄膜的微觀結構也會隨著退火的溫度的變化而改變。
ITO薄膜的光學性質
有關透過率的信息,是決定ITO薄膜光學性能的重要工具。下圖為厚度是199nm的沉積后和退火后的ITO薄膜的透過率和反射率的曲線圖。厚度為199nm的ITO薄膜的透過率和反射率曲線圖
從圖中可以看出,ITO薄膜在400~1300nm的光譜范圍內表現出較高的透過率。在同一光譜范圍內,由于退火,反射率也有微小的增加。結果表明,較高的退火溫度會導致較高的透光率,這是因為結構均勻性和結晶度的提高。隨著晶體結構的改善,光波散射減少,使得薄膜的透過率更好。
在1300~2500nm的光譜范圍內,透過率明顯降低,而通過退火的樣品的反射率增加了。這是由于入射的長波輻射與薄膜中的自由電子相互作用所致。
沉積和退火后厚度為199nm的ITO薄膜的吸收系數隨波長的變化關系
上圖展示了退火溫度對厚度為199nm的ITO薄膜吸收系數光譜的影響。可以看出,在紫外區,由于跨基本帶隙的激發,吸收很強。在400~1240nm波長區間,吸收極低,即透明區。最后,在1240~2500nm的波長區間,由于自由載流子密度的增加,吸收系數通過增加退火而增加。
美能分光光度計UVN2800
美能分光光度計支持測定從紫外區到近紅外區的廣范圍波長區域的太陽光透過率,為太陽電池的效率分析提供了有力支持。設備采用獨特的雙光束光學設計,可以完美地校正不同樣品基質的吸光度變化,從而可穩定地進行樣品的測定,具有測試范圍廣、精度高以及穩定性好的優點。
采用雙光源雙檢測器設計,波長范圍可達190-2800nm
雙光柵光學結構,有效降低雜散光
積分球直徑100mm,長期使用不發黃變性、光學性能穩定
更多的研究顯示,在退火工藝中,對溫度的把控能夠優化ITO薄膜的結構和光學、電學性能,起著這關重要的作用。而這些優化又能使TOPCon電池性能得到大幅提升。美能光伏研究出ITO減反射層的優化解決方案和測試設備——分光光度計,只為幫助客戶在薄膜的光學性能提升,生產出更優質、轉換效率更高的電池。
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