《表1 300 nm和180 nm AZO、AZO/Ag/AZO及AZO/patterned Ag/AZO前电极的方块电阻和透过率Tab.1Sheet resistance and transmitt

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《铜铟镓硒薄膜太阳能电池新型图形化透明前电极研究》

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我们首先研究了不同透明前电极的光透射特性，如图2所示。透明前电极包括厚度分别为300 nm及180 nm的AZO薄膜、AZO（50 nm）/Ag（8 nm）/AZO（50 nm）以及AZO（50 nm）/patterned Ag（8 nm）/AZO（50 nm）。其中300 nm的AZO薄膜是本组优化后的CIGS电池制备时常用的透明前电极厚度。为了接近实际电池的情况，所有的透明前电极薄膜上都生长了电池所用的Ni/Ag金属栅线，Ni的厚度为50 nm，Ag的厚度为1 000 nm，衬底玻璃都采用同一批钠钙玻璃，透过率数据是带衬底玻璃的数据。从图2的透射曲线可以看出，相比优化的300 nm AZO电极，较薄的AZO电极（180 nm）在较宽光谱范围内（650～1 300 nm）的透光率相对更高，这有利于电池对太阳光的吸收。采用AZO和Ag膜复合电极的AZO（50 nm）/Ag（8 nm）/AZO（50 nm），虽然AZO厚度更薄，但由于Ag较差的透光性，在长波长范围内透光率急剧降低，不利于电池对长波长太阳光的吸收。采用图案化的Ag膜与AZO制备复合电极，AZO（50 nm）/patterned Ag（8 nm）/AZO（50nm）电极呈现了与180 nm AZO电极相类似的透光率，在350～1 300 nm范围内都可以达到70%以上。不同电极的加权透过率数据如表1所示，可以看出，采用图案化的Ag与AZO复合电极透过率接近80%，可以达到较薄AZO电极（180nm）的透光性能，并且优于优化的AZO电极（300nm）透过率性能。除透光率之外，导电性能是衡量透明电极性能的另一个重要参数。我们测试了不同透明前电极薄膜的方块电阻，如表1所示。相对于300 nm厚度的AZO薄膜，180μm的AZO薄膜虽然具有较高的透过率，但是方块电阻明显提高，达到63.1Ω/□。较大的方块电阻在制备电池时不利于载流子的收集，因而在前期研究中其电池性能低于采用优化的300 nm AZO的电池。引入Ag薄膜制备成AZO/Ag/AZO薄膜后，方块电阻被大幅度降低至6.0Ω/□，证明了Ag电极在提高AZO电极导电性能上具有非常明显的作用。采用图案化的Ag薄膜，即AZO/patterned Ag/AZO结构的电极，方块电阻为38.2Ω/□，相比具有类似透光率的180 nm的AZO薄膜来说，方块电阻明显变小，有利于电子的传输和收集。因此，AZO/patterned Ag/AZO薄膜电极可以在保持优异透过率的情况下获得较好的薄膜导电性。