1、光伏發(fā)電量在21世紀(jì)末估計(jì)將占到總發(fā)電量的一半以上，成為新一代清潔能源的發(fā)電主力，而薄膜太陽(yáng)能電池在光伏電池中的占比正逐年上升。目前能源主要仍是由化石燃料提供，化石燃料在使用過程中會(huì)對(duì)環(huán)境造成較大污染，而且終會(huì)耗盡，因此太陽(yáng)能作為取之不盡的能源并以“環(huán)境友好型”的特點(diǎn)從而將逐漸取代化石能源。然而現(xiàn)今太陽(yáng)能電池一直存在著制備成本高、制備工藝復(fù)雜等問題;幾種研究較為成熟的化合物太陽(yáng)能電池，如砷化鎵、碲化鎘和銅銦鎵硒等，由于砷和鎘屬于重金屬對(duì)

2、環(huán)境存在污染，銅銦鎵硒材料來源有限等原因一直制約著太陽(yáng)能電池向民用化的發(fā)展。ZnO作為一種新型半導(dǎo)體材料，在壓電傳感器、顯示器、發(fā)光器件和太陽(yáng)能電池方面都具有廣闊的應(yīng)用前景，而且ZnO屬于環(huán)保無(wú)污染材料，而且自然界中儲(chǔ)量豐富，在太陽(yáng)能電池方面的應(yīng)用具有巨大的潛力。
　　本文以ZnO薄膜太陽(yáng)能電池為研究目標(biāo)，通過第一性原理理論對(duì)ZnO的n型和p型摻雜材料及相關(guān)濃度進(jìn)行分析，找到較適合用作太陽(yáng)能電池n型層、中間層和p型層的ZnO摻雜類

3、型;然后通過磁控濺射的方式制備了n型和p型摻雜ZnO薄膜，分析了其濺射功率、工作壓強(qiáng)、襯底溫度和以及氣體氛圍等重要工藝參數(shù)對(duì)薄膜結(jié)晶質(zhì)量、表面形貌、導(dǎo)電特性和光學(xué)特性的影響;最后制備了ZnO同質(zhì)結(jié)和異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池，研究了中間層以及前電極對(duì)太陽(yáng)能電池光伏性能的影響。本論文所做的主要工作和取得的研究成果如下:
　　1.構(gòu)建Al摻雜ZnO和In摻雜ZnO理論模型，發(fā)現(xiàn)兩結(jié)構(gòu)都屬于服從費(fèi)米分布的n型簡(jiǎn)并半導(dǎo)體，且Al摻ZnO的導(dǎo)電載流子

4、濃度高達(dá)2.81×1021cm-3，可見光區(qū)理論透射率達(dá)90％，因此Al摻ZnO較適合應(yīng)用于太陽(yáng)能電池n結(jié)和透明導(dǎo)電電極。在對(duì)ZnO進(jìn)行p性改性時(shí)發(fā)現(xiàn)采用Al-2N共摻結(jié)構(gòu)的雜質(zhì)能級(jí)較淺，Al-2N共摻ZnO結(jié)構(gòu)中受主的自補(bǔ)償作用得到降低，實(shí)現(xiàn)了ZnO的p型轉(zhuǎn)化;本文首次研究了稀土元素Eu的摻入對(duì)AZO在可見光區(qū)的吸收率影響，探索Eu摻AZO結(jié)構(gòu)在太陽(yáng)能電池中間層有無(wú)應(yīng)用的可能性;
　　2.采用磁控濺射的實(shí)驗(yàn)方法制備了Al摻ZnO

5、的n型薄膜、Al，N共摻的p型薄膜和Eu，Al共摻的ZnO作為太陽(yáng)能電池中間層薄膜，與仿真的理論結(jié)果相結(jié)合，得到如下結(jié)果:
　　(1)對(duì)薄膜制備關(guān)鍵工藝參數(shù)進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)在濺射功率為120W、工作壓強(qiáng)為2.0Pa及襯底溫度為150℃時(shí)獲得較好的結(jié)晶質(zhì)量及光電特性;此外，制備薄膜的晶格常數(shù)、載流子濃度及透射率實(shí)驗(yàn)值變化趨勢(shì)與仿真結(jié)果具有較好的一致性;
　　(2)分析了ZnO的p型轉(zhuǎn)化機(jī)理，發(fā)現(xiàn)通過施主-受主共摻的方法可有效降

6、低晶體的馬德隆能量，制備一定濃度N2O氣氛下ZnO p型薄膜的透射率約為90％;發(fā)現(xiàn)達(dá)到最高性能的p型ZnO薄膜中Al、N比例約為1∶2，與仿真結(jié)果具有較好的一致性;
　　(3)制備了Eu，Al共摻ZnO薄膜，發(fā)現(xiàn)ITO襯底上薄膜具有良好的導(dǎo)電性及透光性，并且在可見光區(qū)存在吸收峰，與理論計(jì)算中結(jié)果相一致;
　　3.根據(jù)上述理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的結(jié)果，本文設(shè)計(jì)了不同中間層及前電極對(duì)ZnO太陽(yáng)能結(jié)構(gòu)光伏性能的影響:
　　(1)

7、研究了不同中間層對(duì)以Ti/Ag作為前電極的ZnO同質(zhì)結(jié)（p型Al，N共摻ZnO/n型Al摻ZnO）及異質(zhì)結(jié)（p型Si/n型Al摻ZnO）太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)光伏性能的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn):Eu，Al共摻ZnO作為太陽(yáng)能電池中間層時(shí)具有最高的光電轉(zhuǎn)換率，其中異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池為1.467％，同質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池為0.426％，與理論預(yù)測(cè)相吻合;
　　(2)研究了不同金屬和AZO/金屬/AZO結(jié)構(gòu)前電極對(duì)p-Si/Eu，Al共摻ZnO/n-AZO異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)