类金字塔绒面氧化锌基透明导电薄膜的溶液原位生长

呈"类金字塔"状绒面结构的ZnO透明导电薄膜作为面电极可以有效增强陷光效果，提高薄膜太阳电池的光电转换效率。该结构的获得可归因于薄膜晶粒的择优取向生长。本项目针对化学溶液沉积可控制薄膜晶粒取向的特点，采用低温溶液的原位生长制备绒面ZnO基透明导电薄膜：以络合剂控制薄膜的掺杂，选取与各阳离子(Zn2+及掺杂离子)形成稳定配位体的络合剂，通过碱性条件下各配位阳离子的同步缓慢水解实现薄膜掺杂；另一方面以有机溶剂、聚合物分子调控薄膜的晶粒取向，实现类金字塔绒面结构的溶液原位生长，并探索有机分子对薄膜晶粒取向的控制机理。项目预期将获得绒面ZnO基透明导电薄膜的低温溶液沉积工艺并确立薄膜晶粒取向的调控机理。这一机理性问题的解决不仅可以为薄膜结构的调控提供科学依据，同时对调节与薄膜结构密切相关的材料性能亦具有重要意义。

绒面透明导电氧化物薄膜所产生的陷光结构对提高薄膜太阳电池的光电转换效率具有重要作用。我们拟采用化学溶液沉积法原位生长具有类金字塔绒面的氧化锌基透明导电薄膜，同时也采用溶胶凝胶法对透明导电薄膜的绒面制造进行了积极尝试。首先，我们通过选取适当的掺杂离子In3+，在溶液生长中成功地实现ZnO掺杂；同时通过调节薄膜的溶液生长环境，即溶剂组成，成功地实现了In掺杂ZnO薄膜的类金字塔绒面制造。通过采用溶胶凝胶法，我们获得了一种新型网络状绒面ZnO:Al薄膜；同时揭示了晶粒取向对薄膜导电性能的影响。我们研究了ZnO晶体在碱溶液中的生长机理，并从结晶学角度首次提出了Zn(OH)2到ZnO的原位相变机理；同时研究了ZnO介晶的制备、生长机理及其光催化性能，并首次发现了ZnO的1.64 eV近红外发光带。