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SNO2。基和综合光电性能优良的IN2O3基薄膜
2、。1985年，TAKEAOJIOSIZOMIYATA首次用气相聚合方法合成了导电的PPYPVA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题，所以研究太阳能用AZO透明导电薄膜具有积极的意义。AZO（ZNOAL）氧化锌掺铝透
3、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
4、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、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
5、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ZNO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
6、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。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。AZO膜
7、制备完成用恒温烤箱对AZO膜进行退火处理取胶体滴在石英玻璃上，用匀胶机进行旋转涂层用水浴法控制温度，用电磁搅拌器搅拌，制备胶体将ZN（COOH）22H2O和ALCL3溶于乙二醇甲醚中，置于锥形瓶三、研究的总体安排与进度2010年11月选题，明确课题任务2010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，开题报告及文献综述的完成。2011年1月实验设计的完成，试剂的确定，实验前期准备工作完成。2011年2月3月实验主题工作完成，解决实验中遇到的问题和困难，对实验结果进行对比分析。2011年4月5月撰写论文，准备论文答辩。五、主要参考文献1李世涛，乔学亮，陈建国透
8、明导电膜的研究现状及应用J激光与光电子学进展，2003，40753592刘玉萍，陈枫，郭爱波，李斌等AZO透明导电薄膜的制备技术及应用进展J真空与低温，2007,13（1）153陈福,赵恩录,张文玲,苟金芳,曾雄伟AZO导电薄膜的研究进展及应用J玻璃，2007,191（2）13154江自然ITO透明导电薄膜的制备方法及研究进展J材料开发与应用，2010,25468715徐艺滨，杜国同等ZNOAI透明导电薄膜的制备及其特性分析J人工晶体学报，2006,35（3）5705726KUNIHIKOTANAKA,MASATOSHIOONUKI,NORIKOMORITAKE,HISAOUCHIKICU2Z
9、NSNS4THINFILMSOLARCELLSPREPAREDBYNONVACUUMPROCESSINGJSOLARENERGYMATERIALSSOLARCELLS,2009,5835877NORIKOMORITAKE,YUKIFUKUI,MASATOSHIOONUKI,KUNIHIKOTANAKA,HISAOUCHIKIPREPARATIONOFCU2ZNSNS4THINFILMSOLARCELLSUNDERNONVACUUMCONDITIONJPHYSSTATUSSOLIDIC,2009,123312368葛水兵，程珊华，宁兆元ZNOA1透明导电膜的制备及其性能的研究J材料科学与工程，2000，L8377799张亚萍，李启甲掺铝氧化锌AZO导电薄膜的研究进展J现代显示,2006,3515410王炜,王波涛，董晓冈，薛钰芝溶胶凝胶方法制备ZNOAI薄膜及其制备工艺条件研究J感光科学与光化学,2007,251636811梁庆,徐刚,甄恩明,陈丽华,苗蕾透明导电薄膜对太阳能平板集热器性能的影响J纳米材料与结构，2008,45（11）64364512叶勤,吴奎退火温度与ZAO透明导电薄膜晶体结构及特性关系的研究J真空科学与技术学报,2006,263195199
