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喷雾热解法制备氟掺杂二氧化锡导电薄膜及其性能研究

张志海  
【摘要】: 氟掺杂二氧化锡导电薄膜(fluorine-doped tin oxide,FTO)因具有高透光率和低电阻被广泛用于太阳能电池和显示设备。采用喷雾热解法,以四氯化锡和氟化铵、1-甲基-3-乙基咪唑三氟乙酸(3-ethyl-1-methylimidazolium trifluoroacetate, EMITA)为原料、水和乙醇、异丙醇为溶剂,喷瓶为雾化装置,在载玻片上制备FTO薄膜。运用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、紫外-可见分光光度计和四探针测试仪分别对FTO薄膜进行了表征。研究了喷涂次数、衬底温度、四氯化锡浓度、氟化铵(EMITA)浓度、双氧水浓度和乙醇(异丙醇)与水的体积比对FTO薄膜的透光率和方块电阻的影响。 当衬底温度为500℃,SnCl4浓度为0.81 mol/L,NH4F浓度为0.1 mol/L,乙醇与水的体积比为8:2,喷涂100次时,所得FTO薄膜在可见光区的平均透光率为76%,方块电阻为13Ω/□。 在喷雾热解液中加入少量的H2O2 (0.05 mol/L)可明显提高FTO薄膜在可见光区的透光率,而不影响其方块电阻;当喷雾热解液组成为0.8 mol/L SnCl4, 0.1 mol/L NH4F,0.05 mol/L H2O2,异丙醇与水的体积比为8:2,衬底温度为500℃,喷涂100次时,所得FTO薄膜在可见光区的平均透光率为84%,方块电阻为15Ω/□,且FTO薄膜平整致密、二氧化锡晶粒均匀。 当衬底温度为500℃,SnCl4浓度为0.4 mol/L,EMITA浓度为0.3 mol/L,乙醇与水的体积比为8:2,喷涂100次时,所得FTO薄膜在可见光区的平均透光率为73%,方块电阻为173Ω/□。


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