不同厚度的ITO薄膜光學和電學性能對光伏電池的影響

ITO由于其高透過率和導電性，已廣泛應用于太陽能電池領域。ITO 薄膜的厚度對其光學性能有顯著影響，隨著膜厚增加，近紅外區(qū)域的透過率下降，反射率在波長高于 1900nm時略有增加。使用「美能光伏」UVN2800分光光度計采集ITO薄膜的反射率和透過率數(shù)據(jù)，為分析太陽能電池的效率提供了有力支持。

ITO薄膜制備需要考慮：高透過性、低電阻率、合理的膜厚等因素，這就需要對其不同膜厚的光學性能、電學性能數(shù)據(jù)進行采集，以設計出參數(shù)合理的ITO薄膜。

不同厚度ITO薄膜的光學特性

不同厚度ITO薄膜的透過率和反射率

使用雙光束分光光度計測量不同厚度ITO薄膜的光透過率(T)與波長的關系：

光透過率隨薄膜厚度增加而減小，尤其是在近紅外區(qū)域。在近紅外區(qū)域，由于薄膜中大量自由電子與入射光發(fā)生相互作用，導致光的極化，從而使傳輸光譜顯著降低，進而影響介電常數(shù)。透過率高度依賴于制備的ITO薄膜厚度。

同樣使用雙光束分光光度計測量不同厚度 ITO 薄膜的反射率(R)與波長的關系：

反射率光譜顯示，對于波長高于 1900nm 的光，反射率會略有增加。然而，這與同一區(qū)域透過率的降低并不一致。隨著近紅外區(qū)域厚度增加，透過率的降低歸因于自由載流子吸收，這在所有高載流子濃度的透明導體中都很常見。

綜上所述，ITO 薄膜的透過率與膜厚呈負相關，而反射率在特定波長范圍內(nèi)隨膜厚的變化相對較小。

ITO 薄膜的電學性質(zhì)

ITO薄膜的電阻率與厚度的關系

用標準四點探針法測量了不同厚度ITO薄膜的電學性能。由圖可以看出，隨著ITO膜厚度從75 nm增加到375nm，電阻率分別從29×10??Ω/cm降低到1.65 x10??Ω/cm。電阻率的降低導致相對較高的電荷載流子密度，進而引起遷移率的變化。

ITO 薄膜的厚度對其電學性質(zhì)有重要影響，電阻率隨著厚度的增加而減小，而較低電阻率的 ITO 薄膜更有利于提高太陽能電池的效率。

ITO膜厚對太陽能電池性能的影響

太陽能電池在(a)d=75nm(b)d=225nm(c)d=325nm(d)d=375nm處的特性曲線

d=75nm時：效率為 5.7%，開路電壓（Voc）為 0.67V，短路電流密度（Jsc）為 14mA/cm2，填充因子（FF）為 54.4%，最大功率（Pmax）為 5.1mW。

d=225nm時：效率為 6.6%，Voc 為 0.72V，Jsc 為 15mA/cm2，F(xiàn)F 為 54.6%，Pmax 為 5.9mW。

d=325nm時：效率最高，為 8.6%，Voc 為 0.82V，Jsc 為 17mA/cm2，F(xiàn)F 為 57.4%，Pmax 為 7.7mW。

d=375nm時：效率為 7.1%，Voc 為 0.64V，Jsc 為 13mA/cm2，F(xiàn)F 為 51%，Pmax 為 4.3mW。

從圖中可以看出，隨著ITO 薄膜厚度的增加，太陽能電池的性能先提高后降低。當 ITO 薄膜厚度為 325nm時，太陽能電池的性能最佳。這表明 ITO 薄膜的厚度對太陽能電池的性能有重要影響，合適的ITO薄膜厚度可以提高太陽能電池的光電轉換效率。

隨著 ITO 薄膜厚度的增加，透過率在近紅外區(qū)域特別是 NIR 區(qū)域下降。透過率高度依賴于制備的薄膜厚度，ITO 薄膜的厚度對其透過率和反射率有顯著影響。

美能分光光度計

美能分光光度計在光伏領域中主要用來測TCO和非晶硅、微晶硅等薄膜材料的反射率和透過率，應用較多的為ITO薄膜。全設備采用獨特的雙光束光學設計，可以完美地校正不同樣品基質(zhì)的吸光度變化，測試范圍廣、精度高、穩(wěn)定性好。

• 采用雙光源雙檢測器設計，波長范圍190-2800nm
• 雙光柵光學結構，有效降低雜散光
• 積分球直徑可達100mm，涂層在可見區(qū)的反射率優(yōu)于99%

ITO 薄膜的厚度對其光學特性有顯著影響，包括透過率、反射率、吸收系數(shù)和光學帶隙等。這些變化與薄膜的微觀結構、晶體質(zhì)量以及載流子濃度等因素有關。美能分光光度計UVN2800完全可以滿足在190-2800nm全波段采集ITO薄膜的反射率、透過率數(shù)據(jù)的需求，被廣泛應用于光伏行業(yè)中。