摘要

透明導電氧化物(TCOs)作為薄膜硅(Si)太陽能電池的前電極起著重要作用，因為它們可以提供光學散射，從而改善器件內部的光子吸收。本文報道了摻雜鋁氧化鋅(氧化鋅：Al或AZO)薄膜的表面紋理在薄膜硅太陽能電池中的光收集。AZO薄膜通過脈沖直流磁控濺射沉積在石灰玻璃片上。利用稀釋的鹽酸（鹽酸）和氫氟酸(HF)進行兩步蝕刻工藝，研究了幾種AZO紋理化方法。所開發的紋理程序結合了鹽酸鹽誘導的坑的優點和高頻蝕刻產生的更小、鋸齒狀但橫向更均勻的特征。在兩步過程中，第二個蝕刻步驟進一步增強了光霧霾，同時提高了由鹽酸蝕刻產生的紋理特征的均勻性。所得到的AZO薄膜顯示出40%以上的大霧值，良好的散射，表面角分布在30°左右，這為薄膜硅太陽能電池提供有效的光捕獲。

介紹

對于磁控濺射AZO薄膜，表面紋理通常是通過弱或稀釋酸的濕化學蝕刻過程。傳統的AZO紋理是基于使用稀釋的鹽酸溶液的單一蝕刻工藝。在鹽酸蝕刻后也經常觀察到小孔的出現，這可能會導致太陽能電池的分流問題。據報道，AZO的高頻蝕刻比鹽酸蝕刻更均勻。未分離的高頻分子與水水合銨簇(如H3O+)相比相對較小，這有助于更均勻的蝕刻紋理。因此，本研究測試了一種基于鹽酸和HF蝕刻的兩步紋理程序。這兩步過程背后的想法是提高表面紋理的橫向均勻性，并通過高頻蝕刻進一步增強光的散射。為了實現具有增強光散射能力的均勻紋理表面，在本工作中，我們系統地研究了(i)單步鹽酸或高頻蝕刻作為參考，(ii)使用高頻和鹽酸酸的兩步蝕刻過程，(iii)使用鹽酸和高頻酸進行AZO薄膜的兩步蝕刻過程。在這些實驗中，使用了在可見波長范圍和低電阻率的高傳輸的脈沖直流濺射AZO薄膜。

實驗細節

本文從AZO樣品的沉積物，表征以及表面傾斜角的分析三個方面來闡述實驗細節。詳細實驗細節：略

結果和討論

對于HCl/HF序列，掃描電鏡顯微圖顯示(見圖4(f)到4(j))，許多小的鋸齒狀HF誘導的特征逐漸進化，并在HCl蝕刻的隕石坑頂部疊加生長。即使在HF中經過相對較長時間的蝕刻(例如，40s，是鹽酸中蝕刻第一步持續時間的兩倍)，主要的表面特征仍然是這些hcl誘導的坑(見圖4(j))。因此，對于強散射，最好首先使用鹽酸對AZO薄膜進行紋理化，然后在稀釋的高頻中蝕刻以優化特征，從而提高霧霾值。大約20或30秒的高頻蝕刻足以實現良好的散射，而進一步的蝕刻似乎不再有太大的改善。通過掃描電鏡觀察，也證實了表面紋理的橫向均勻性受益于第二步高頻蝕刻。

結論

本文利用幾種蝕刻工藝研究了脈沖直流濺射AZO薄膜的濕化學紋理：(i)鹽酸或高頻酸為參考的一步蝕刻，(ii)高頻酸和鹽酸酸的兩步蝕刻，(iii)鹽酸酸和高頻酸的兩步蝕刻。雖然由于薄膜厚度的減少，紋理增加了AZO薄膜的板材電阻值，但這些不同的蝕刻方法之間沒有太大的區別。兩步紋理AZO薄膜，最初為鹽酸，然后為HF紋理（例如20或30s），具有較強的光散射能力（霧值在40%以上，大散射角良好的ARS強度），同時保持相似的光傳輸和良好的表面角分布。由于高頻蝕刻步驟，兩步紋理薄膜也比標準的hcl蝕刻薄膜表現出更好的橫向紋理均勻性。因此，預計兩步紋理方法(在鹽酸酸中蝕刻和HF酸)將為薄膜硅太陽能電池應用產生性能最好的AZO薄膜。

審核編輯：符乾江