近日，捷佳伟创联合中山大学材料学院成功攻克了透明导电氧化物（TCO）薄膜的技术瓶颈，创新性地提出“临界成核策略”，成功制备出高电子迁移率的铈掺杂氧化铟（ICO）薄膜。该研究成果已于近日以《Eliminating Mobility-Thickness Dependence in Transparent Conductive Oxide Layer Growth: A Critical Nucleation Strategy》为题发表于国际顶级材料期刊《Advanced Materials》。这不仅是一次基础研究的重大突破，更为全球光电产业开辟出一条降本增效的新赛道。
▲论文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202507648
根据以往研究，透明导电氧化物（TCO）薄膜迁移率具有明显的厚度依赖性——随着厚度的减小而显著下降，这使得制备具有高迁移率的超薄TCO薄膜具有很大的挑战性。为突破这个技术瓶颈，捷佳伟创与中山大学材料学院成立课题组联合攻关，经过深入研究、验证和分析，提出了一种“临界成核策略”，即通过控制薄膜生长的初始成核状态，获得与设定薄膜厚度相匹配的晶核大小与密度，再结合后处理实现大晶粒贯穿晶化，从而克服TCO薄膜的制备过程中对孵化层的依赖，达成在厚度限制条件下大幅提升迁移率的效果。基于临界成核策略，研究团队成功制备了30nm、20nm和10nm厚度的铈掺杂氧化铟（ICO）薄膜，其电子迁移率分别为127cm2 V-1s-1、119cm2 V-1s-1 和 108cm2 V-1s-1，是采用传统固相结晶法制备的同等厚度薄膜的两倍以上。
研究团队认为，形成一定数量和大小的晶核是沉积态薄膜在后续获得良好结晶的先决条件，后处理薄膜内部的晶界散射、电离杂质散射和薄膜的表面散射均得到较大程度的抑制，从而促成高迁移率指标的实现。此外，通过将10nm厚度的ICO薄膜应用于硅异质结太阳电池中，获得了与使用传统厚度TCO的参考电池相当的光电转换效率，但电池正面铟（稀有金属）的消耗量减少了90%，表明了其对于可持续光伏及其他光电应用领域的巨大潜力。
▲图1 临界成核法（cns）与传统固相结晶法（spc）制备ICO薄膜性能对比
▲图2 ICO薄膜表征及理论计算
▲图3 薄膜沉积主要离子能量分布及薄膜生长示意图
此项研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金委重点项目、深圳市科技重大专项、宜宾市科技计划，以及珠海市产学研合作及基础与应用基础研究等项目的支持。
未来，捷佳伟创将持续深化与高校及科研机构的合作，以技术创新为引擎，加速推动无铟透明导电氧化物薄膜技术在异质结、钙钛矿等高效电池中的应用，让科技之花结出产业之果，为全球绿色能源革命贡献中国智慧。
