3.1　IMO薄膜的研究现状和主要制备方法

TCO层是薄膜太阳能电池中非常重要的组成部分，TCO材料的性质直接影响着太阳能电池的性能优劣。目前，广泛应用于太阳能电池的TCO材料主要有ITO和AZO等。作为太阳能电池的窗口层，TCO材料需要具有较低的电阻率，同时在尽可能大的光波长范围内具有较高的透射率。在短波长区域，TCO材料的透射率主要受材料的禁带宽度影响。在长波长区域，TCO材料的透射率主要受自由载流子等离子体共振影响，而这一共振的频率又受TCO材料的载流子浓度影响［34］。较高的载流子浓度有益于降低材料的电阻率，但会使得材料的长波长区间的透射率降低。此外，如果可以提高载流子的迁移率，则可以在不降低长波长透射率的前提下降低TCO材料的电阻率。

近些年，IMO（In2O3：Mo）薄膜因其良好的材料性质引发了研究者的关注。研究发现IMO材料具有较高的迁移率（＞50 Cm2/（V·s）），同时具备较低的电阻率和较高的透射率［35-37］。常见的IMO薄膜的制备工艺和得到的IMO薄膜的性质参数有以下四个方面。

3.1.1　蒸发（Evaporation）

在2001年，Meng等人首次报道使用热反应蒸发（thermal reactive evaporation）的方法制备了IMO薄膜［38］。研究人员使用独立的In源和M oO3源，在纯O2的气氛下蒸发制备了IMO薄膜。得到的IMO薄膜在可见光波长范围内具有大于80%的透射率。同时，IMO薄膜还表现出了良好的电学性质，电阻率为1.7×10-4Ω·cm，Hall迁移率大于80cm2/（V·s）。

Sun等人在2005年使用高密度等离子体蒸发（High-Density Plasma Evaporation）制备了IMO薄膜［39］。不同于Meng之前的报道，在此研究中使用的是MoO3与In2O3烧结的单个靶材，其中MoO3所占质量比为1%。IMO薄膜沉积在玻璃衬底上。制备好的IMO薄膜的迁移率达到75.8cm2/（V·s）。

3.1.2　脉冲激光沉积（Pulsed Laser Deposition）

脉冲激光沉积法（PLD）是近些年发展起来的一种用于制备高质量薄膜的技术。2003年，Ginley的研究小组报道了使用这种方法制备的IMO薄膜［36］。实验中使用的衬底为玻璃衬底和YSZ（Yttria-Stabilized Zirconia）衬底，衬底温度维持在500℃。沉积之后，薄膜在管式炉内进行退火处理。实验制备出的IMO薄膜最高迁移率为99cm2/（V·S），相应的电导率为3717S/cm（电阻率2.69×10-4Ω·cm）。

Gupta等人使用PLD方法制备出了具有非常高迁移率的IMO薄膜［40］。实验中使用石英作为衬底材料。实验采用的靶材为MoO3与In2O3的混合靶材，其中Mo的含量为2wt.%。沉积在O2的气氛进行，制备出的IMO薄膜的载流子迁移率最高达250cm2/（V·s），电阻率为6.7×10-5Ω·cm。

3.1.3　溅射（Sputtering）

2003年，Yoshida等人报道了采用射频磁控溅射法制备的IMO薄膜［41］。实验中使用的靶材组分为96wt.%的In2O3和4wt.%的Mo金属。IMO薄膜在玻璃衬底上生长，制备得到的最大载流子迁移率为44cm2/（V·S），略低于采用其他方法制备的IMO薄膜。一年之后，这个研究小组改进了制备工艺，将IMO薄膜的载流子迁移率提高到大于80cm2/（V·S）［42］。

2005年，Li的研究小组采用反应直流磁控溅射的方法制备出了IMO薄膜［43］。与Yoshida的研究类似，实验采用的靶材同样为掺有Mo金属的In2O3靶材。研究得到的IMO薄膜的载流子迁移率为50cm2/（V·S），可见光范围内薄膜的平均透射率为80%。

2006年，Hest等人同样使用射频磁控溅射的方法制备了IMO薄膜［37］。不同的是，在本研究中采用的是共溅射的方法，使用的靶材为In2O3和MoO3。IMO薄膜溅射沉积在玻璃衬底上，得到的最大迁移率为65.3cm2/（V·s）。同时，研究人员发现为了激活Mo掺杂提供载流子，衬底温度至少需要300℃。

3.1.4　喷雾热解（Spray pyrolysis）

Seo的研究小组在2005年报道了采用喷雾热解方法制备的IMO薄膜［44］。研究人员将含有氯化铟和氯化钼的溶液在高温下喷涂在玻璃衬底上。使用这种简单方法制备的IMO薄膜的最小电阻率为7.30×10-4Ω·cm，载流子浓度为4.98×1020cm-3。

2008年，Prathap等人使用类似的方法制备了IMO薄膜［45］。研究者观察了不同的Mo掺杂浓度对IMO薄膜的影响，发现在Mo的掺杂浓度为6at.%时，IMO薄膜的性能最优。此时薄膜的电阻率为9.6×10-4Ω·cm，迁移率达到34cm2/（V·s）。