專利名稱：新型復(fù)合型透明導(dǎo)電玻璃及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及透明導(dǎo)電玻璃領(lǐng)域，特別涉及新型復(fù)合型透明導(dǎo)電玻璃的制造技術(shù)領(lǐng) 域。
背景技術(shù)：
透明導(dǎo)電玻璃由于具備良好的導(dǎo)電性和透光性，目前廣泛用做薄膜太陽電池前電 極，如圖1所示.摻氟氧化錫(Sn02:F簡稱FT0)透明導(dǎo)電玻璃除具備良好的透光性和導(dǎo)電 性之外，由于具備相對成熟的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)，良好的熱穩(wěn)定性以及較高的絨面度，因而成為目 前薄膜太陽電池前電極應(yīng)用的主要產(chǎn)品。以玻璃為襯底的硅基薄膜電池結(jié)構(gòu)，為了提高電池效率，如何提高入射光到達(dá)有 源層的光通量是成為一個主要研究課題。目前的現(xiàn)有技術(shù)是通過提高透明導(dǎo)電玻璃(TC0) 的絨面度來達(dá)到增加入射光通量的目的；但目前產(chǎn)業(yè)化廣范使用的TC0玻璃結(jié)構(gòu)(浮法玻 璃/Sn02/Si02/Sn02:F)存在如下缺點；(1)TC0折射率(n 1. 9)與硅薄膜折射率(n 3. 5)之間的不匹配所造成光學(xué)損 失的問題。當(dāng)一束光由一種介質(zhì)傳播進(jìn)入另一種介質(zhì)時，會在界面處發(fā)生反射。假定介質(zhì)1 的折射率為nl，介質(zhì)2的折射率為n2，則光在界面處的反射率估算公式為R = (nl-n2)2/(nl+n2)2以光從空氣(折射率為1)射入玻璃(折射率為1.5)為例，計算得到禮=4%;玻 璃/TC0膜(折射率為2. 0)之間的反射率為R2 = 2%，TCO/Si薄膜(折射率為3. 5)之間 的反射率為R3 = 7.44%。總的光反射為P = Ri+96% XR2+ (96% -96% XR2) XR3 = 13%(2)傳統(tǒng)的TCO膜層材料為摻氟氧化錫(簡稱FT0)，由于Sn02中的Sn4+在H+氛 圍下不穩(wěn)定，易被還原致使FT0膜層變黑，降低TC0的物理性能(透光性能變差，面電阻增 大)。如圖二，圖三所示。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種能降低膜層對入射光的反 射，抑制FT0膜層在CVD等離子下的氫離子還原作用，以提高電池組件效率的復(fù)合型透明導(dǎo) 電玻璃及其制備方法。本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是在原有的摻氟氧化錫膜層上先沉積一層(比如 20nm)氧化鈦(Ti02)，目的是為了降低由于折射率不匹配所造成的界面反射損失。在沉積過 Ti02之后，再沉積一層(如lOnm)摻鋁氧化鋅(AZ0)，此種做法就是利用氧化鋅在氫等離子 下強(qiáng)的抗還原能力，有效避免氫離子對氧化物中金屬離子的還原，同時保證了透明導(dǎo)電玻 璃良好的物理性能。在沉積一層20nm的Ti02之后，透明導(dǎo)電玻璃對光的總反射率計算如下
以光從空氣(折射率為1)射入玻璃(折射率為1.5)為例，計算得到R = 4%;玻 璃/TC0膜(折射率為2.0)之間的反射率為2%，TC0/Ti02薄膜(折射率為2. 5)之間的反 射率為1. 2%, Ti02/Si薄膜之間的反射率為2. 8%?？偟姆瓷渎蔖為p = 4% +96% X2% +(96% -96% X2% ) XL 2% +[(96% -96% X2% )-(96% -96% X2) X 1. 2% ] X2. 8%= 8%由上面計算可以看出，在TCO之上沉積一層Ti02之后，總的反射率由原來的13% 降為8%。本發(fā)明的制備方法是采用磁控濺射(PVD)的方式，所需的工藝氣體為高純氬氣 (Ar)和高純氧氣(02)?？貫R射所需的本底真空為< 10_4Pa。工藝壓強(qiáng)為0. 1 0. 5Pa。沉積 Ti02膜層所用的靶材為金屬Ti或者Ti02陶瓷靶。沉積AZ0膜層所用的靶材為AZO (Al203wt % 0% 3%)陶瓷靶。其工藝原理是Ar氣在高電壓的作用下，形成氣體等離子體(輝光放 電)，其中的陽離子(Ar+)在電場力作用下高速向靶材沖擊，陽離子和靶材進(jìn)行能量交換， 使靶材原子獲得足夠的能量從靶材表面逸出，沉積到襯底上形成工藝所需的薄膜材料。工 藝氣體氧氣主要是在工藝反應(yīng)過程中起到補(bǔ)氧的目的，保證Ti02與AZ0具備良好的物理性 能。本發(fā)明相對于傳統(tǒng)的透明導(dǎo)電玻璃具有如下顯著優(yōu)點1.有更高的透光性在傳統(tǒng)的透明導(dǎo)電膜層上沉積一層Ti02膜層，避免了由于物 質(zhì)間折射率的不匹配所造成的光學(xué)反射的損失，增加的入射光的透過率.2.有更穩(wěn)定的物理性能.在傳統(tǒng)透明導(dǎo)電膜層上沉積一層AZ0膜層，利用了 AZ0 強(qiáng)的抗氫還原能力，避免了膜層內(nèi)的金屬離子被氫離子還原，保證了透明導(dǎo)電玻璃良好的 物理性能.


圖1為新型復(fù)合型透明導(dǎo)電玻璃的結(jié)構(gòu)示意中1.摻鋁氧化鋅(AZO)，2.氧化鈦(Ti02)，3.原片TC0玻璃的結(jié)構(gòu)Si02/Sn02/ Sn02 F (FT0)，4. 3. 2mm 超白玻璃。圖2為未被氫離子還原的FT0膜層的SEM圖片圖3為被氫離子還原后FT0膜層的SEM圖片圖4為硅基薄膜電池的基本結(jié)構(gòu)示意中1.金屬背電極，2.摻鋁氧化鋅(AZ0)，3. n:a-Si (n型非晶硅層)， 4.1:a-si(本征非晶硅層)，5.P:a-si(P型非晶硅層)，6.摻氟氧化錫(FT0)，7.光生電壓 (Voc)，8. 3. 2mm超白玻璃，9.光源。
具體實施例方式所鍍樣品原片為尺寸2. 2 X 2. 6M2，厚度3. 2mm的傳統(tǒng)的TC0玻璃。沉積Ti02厚度 為 20nm，AZO 厚度為 10nm。制備方法是采用磁控濺射(PVD)的方式，所需的工藝氣體為高純氬氣(Ar)和高純 氧氣(02)?？貫R射所需的本底真空為< 10_4Pa。工藝壓強(qiáng)為0. 1 0. 5Pa。沉積Ti02膜層 2所用的靶材為金屬Ti，沉積AZ0膜層1所用的靶材為AZ0(Al203wt% 0% 3% )陶瓷靶。
權(quán)利要求
一種新型復(fù)合型透明導(dǎo)電玻璃，以摻氟氧化錫膜層(FTO)的透明導(dǎo)電玻璃為原片，其特征是在原片導(dǎo)電玻璃上依次沉積一層氧化鈦(TiO2)和摻鋁氧化鋅(AZO)，形成一種新型復(fù)合型透明導(dǎo)電玻璃結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種新型復(fù)合型透明導(dǎo)電玻璃，其特征是沉積的Ti02厚度可 以是20nm，AZ0厚度可以是10nm。
3.一種新型復(fù)合型透明導(dǎo)電玻璃的制備方法，其特征是采用磁控濺射(PVD)方式，所 需的工藝氣體為高純氬氣(Ar)和高純氧氣(02)，控濺射所需的本底真空為小于10_4Pa，工 藝壓強(qiáng)為0. 1 0. 5Pa,沉積Ti02膜層10所用的靶材為金屬Ti或者Ti02陶瓷靶，沉積AZ0 膜層所用的靶材為AZ0(Al203wt% 0% 3% )陶瓷靶。
全文摘要
一種新型復(fù)合型透明導(dǎo)電玻璃及其制備方法，采用磁控濺射技術(shù)在原片透明導(dǎo)電玻璃上依次進(jìn)行TiO2和AZO薄膜的沉積。此種復(fù)合型透明導(dǎo)電玻璃用于太陽能前電極，可有效降低TCO膜層對入射光的反射，增加到達(dá)有源層(本征硅)的光通量，進(jìn)而達(dá)到提高太陽電池Jsc的目的；同時還可有效阻止FTO在Plasma下的氫離子還原作用，達(dá)到降低電池組件的串聯(lián)電阻Rs，提高FF進(jìn)而提高電池組件效率的目的。
文檔編號C03C17/34GK101863626SQ201010191450
公開日2010年10月20日 申請日期2010年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月3日
發(fā)明者張慶豐, 章昌臺, 羅培青, 鄭加鎮(zhèn), 高石崇 申請人:江西賽維Best太陽能高科技有限公司