【外延论文】利用倾斜角电子束沉积法制备 Ga₂O₃ 薄膜的表面润湿性工程研究：用于透明自清洁光伏涂层

        由印度斋浦尔马尼帕尔大学的研究团队在学术期刊 Physica B: Condensed Matter 发布了一篇名为 Surface Wettability Engineering of Ga₂O₃ Thin Films by Oblique Angle Electron-Beam Deposition for Transparent Self-Cleaning Photovoltaic Coatings（利用倾斜角电子束沉积法制备 Ga₂O₃ 薄膜的表面润湿性工程研究：用于透明自清洁光伏涂层）的文章。

摘要

        光伏（PV）组件表面积聚的灰尘和环境污染物质会显著降低功率转换效率，尤其是在潮湿和多尘的环境条件下。本研究开发了纳米结构的氧化镓（Ga₂O₃）薄膜，作为光伏应用中稳定、透明且具有天然亲水性的自清洁涂层。通过电子束蒸发，在斜角沉积（OAD）条件下，以 0°、10° 和 20° 的入射角（α）在硅基底上沉积 Ga₂O₃ 薄膜，从而实现对薄膜形态、相组成、光学透明度和表面润湿性的控制。结构分析显示，在较低沉积角度下，薄膜为混合的 α/β-Ga₂O₃ 相，而在 α=20° 时，转变为相纯、热力学稳定的 β-Ga₂O₃。显微镜分析揭示，随着 α 的增加，薄膜从致密紧凑的形态转变为纳米结构形态，这一变化是由原子遮蔽效应和吸附原子迁移率降低所驱动的。所有薄膜在可见光范围内均表现出低反射率，表明光伏窗口应用中的光学损失极小。在 α=20° 时沉积的相纯 β-Ga₂O₃ 薄膜的光学带隙为 4.5 eV。乌尔巴赫能量分析显示，α=20° 的薄膜中带尾态增加，这与纳米结构形成相关的较高表面缺陷密度有关。润湿性测试表明，随着沉积角度的增加，薄膜表现出向亲水行为的转变，其中 α=20° 时沉积的薄膜表现出最高的润湿性。纳米结构 β-Ga₂O₃ 薄膜具有宽带隙、可见光范围内反射率降低以及润湿性提高的优点，非常适合作为光伏组件的自清洁窗口层。这种沉积方法适用于玻璃基底，便于实际集成到光伏组件中，但需要进一步研究。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.physb.2026.418760