一種室溫下azo導(dǎo)電膜的連續(xù)式磁控濺射鍍膜方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種室溫下AZO導(dǎo)電膜的連續(xù)式磁控濺射鍍膜方法，在連續(xù)式磁控濺射設(shè)備上，在合適的鍍膜環(huán)境下，通過鍍膜設(shè)備工藝參數(shù)優(yōu)化，可在玻璃、PET、PI等上進(jìn)行AZO導(dǎo)電膜的鍍膜，實(shí)現(xiàn)室溫下AZO導(dǎo)電膜的連續(xù)式生，本發(fā)明在16～26℃的溫度環(huán)境下實(shí)現(xiàn)AZO導(dǎo)電膜的鍍膜過程，無須進(jìn)行加熱，避免了加熱引起的基材變形甚至扭曲起來，導(dǎo)致薄膜不均勻，可明顯提高AZO薄膜的均勻性，并有效提高AZO薄膜的附著力，同時(shí)增加的基材的可選范圍，降低了鍍膜的成本。
【專利說明】一種室溫下AZO導(dǎo)電膜的連續(xù)式磁控濺射鍍膜方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽能、光電行業(yè)的AZO導(dǎo)電膜制造領(lǐng)域，尤其是涉及一種室溫下AZO導(dǎo)電膜的連續(xù)式磁控濺射鍍膜方法。
【背景技術(shù)】
[0002]透明導(dǎo)電膜目前已被廣泛的應(yīng)用于太陽能電池、觸摸屏板、顯示器等行業(yè)，特別是薄膜太陽能電池，透明導(dǎo)電膜是薄膜太陽能電池結(jié)構(gòu)中重要的組成部分，作為薄膜太陽能的前電極，把光伏作用產(chǎn)生的電荷收集并引導(dǎo)向蓄電池或電器使用，自然要求透明導(dǎo)電膜具有足夠低的方塊電阻，即較高的電導(dǎo)率；同時(shí)由于處于薄膜電池中太陽光首先透過的部分，太陽光需要穿過后才到達(dá)PIN結(jié)或PN結(jié)實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電，這就要求透明導(dǎo)電膜具有較高的透光率。因此，作為太陽能電池使用的透明導(dǎo)電膜必須同時(shí)具備足夠低的方塊電阻和足夠高的太陽光透過率，這一要求可擴(kuò)展至觸摸屏版、顯示器等電子信息行業(yè)。
[0003]太陽能電池的發(fā) 電效率很大程度上取決于進(jìn)入太陽能電池內(nèi)部的太陽光能量，因此，為最大程度的提高薄膜太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率，必須盡可能提高電池對(duì)太陽光的吸收利用，盡可能減少進(jìn)入薄膜太陽能電池內(nèi)的太陽光的損失，即增加進(jìn)入太陽能電池內(nèi)部的透過率，這就要求在滿足方塊電阻的前提下，充分提高前電極透明導(dǎo)電膜的太陽光透過率。相對(duì)于IT0、FT0，AZO具有更優(yōu)秀的紅外透過率，且其生產(chǎn)原材料儲(chǔ)藏量豐富，價(jià)格低廉，環(huán)境友好，符合可持續(xù)發(fā)展要求。采用AZO作為薄膜太陽能電池的前電極，滿足方塊電阻的前提下，可以明顯提高近紅外、遠(yuǎn)紅外波段的太能能量透過率，有效提高薄膜太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率，從而在相同時(shí)間內(nèi)得到更多的發(fā)電量。
[0004]用于薄膜太陽能電池前電極的AZO透明導(dǎo)電膜的工業(yè)化生產(chǎn)，多采用物理氣相沉積法，特別是磁控濺射技術(shù)，無論何種生產(chǎn)技術(shù)，首先要求AZO透明導(dǎo)電薄膜具備較低的方塊電阻、較高的透光率；同時(shí)，由于電池本身對(duì)前電極的電阻均勻性要求，則AZO鍍膜也必須滿足均勻性要求；最后，由于所有的光電功能均以薄膜形式實(shí)現(xiàn)，必然要求第一層AZO透明導(dǎo)電膜滿足附著力及機(jī)械性能要求。當(dāng)前，工業(yè)化AZO透明導(dǎo)電薄膜的生產(chǎn)，一般采用基材加熱至300度左右的方法進(jìn)行鍍膜，極大的限制了薄膜沉積所用基材的選用范圍，使得很多價(jià)格合理的高透明材料不能作為透明導(dǎo)電薄膜的基體運(yùn)用，也就相應(yīng)的提高了透明導(dǎo)電薄膜產(chǎn)品的成本和價(jià)格，而且更加限制了透明導(dǎo)電薄膜產(chǎn)品的應(yīng)用范圍。并且，在薄膜制備時(shí)始終處于高溫的狀況下，也會(huì)促使薄膜沉積所用基材的變形，改變了薄膜沉積所用基體材料的某些物理和化學(xué)性能，降低了透明導(dǎo)電薄膜產(chǎn)品的成品率。高溫設(shè)備的操作也給生產(chǎn)安全帶來問題，會(huì)留下對(duì)生產(chǎn)一線人員生命保護(hù)和生產(chǎn)設(shè)備維護(hù)的不可預(yù)知的隱患。同時(shí)由于基片需要加熱，則要求在設(shè)備設(shè)計(jì)制作過程中不僅要考慮到基材加熱的設(shè)置，同時(shí)還必須配備合理有效的冷卻系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種室溫下AZO導(dǎo)電膜的連續(xù)式磁控濺射鍍膜方法，解決傳統(tǒng)AZO導(dǎo)電膜的連續(xù)式磁控濺射鍍膜過程中需要進(jìn)行加熱，限制了基材的選用范圍同時(shí)容易導(dǎo)致基材受熱變形并且影響鍍膜的附著力的問題。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種室溫下AZO導(dǎo)電膜的連續(xù)式磁控濺射鍍膜方法，其特征在于，包括以下步驟:步驟一，對(duì)待鍍膜的基材進(jìn)行盤刷、滾刷清洗并進(jìn)行烘干或者靜電除塵，去除待鍍膜的基材的鍍膜面的雜質(zhì)，將處理后的待鍍膜的基材進(jìn)行烘干之后送入潔凈室；
步驟二，鍍膜設(shè)備為連續(xù)式磁控濺射鍍膜設(shè)備，靶材為AZO靶材，AZO靶材的純度為3N以上，將待鍍膜的基材從潔凈室放入連續(xù)式磁控濺射鍍膜設(shè)備的工藝腔體，對(duì)工藝腔體進(jìn)行抽真空,本底真空度要求優(yōu)于5X 10_4Pa ；
步驟三，向工藝腔體內(nèi)充入工藝氣體，使工藝腔體內(nèi)氣壓保持在0.1-0.7Pa，鍍膜環(huán)境要求空氣潔凈度達(dá)到十萬量級(jí)，濕度50%以下，溫度在16~26°C之間，開啟續(xù)式磁控濺射鍍膜設(shè)備的陰極電源，對(duì)基材的鍍膜面進(jìn)行濺射鍍膜，其中調(diào)整連續(xù)式磁控濺射鍍膜設(shè)備鍍膜的工藝參數(shù)為:靶材濺射功率為f5w/cm 2，靶材與基材間的距離為l(T25cm，基材傳輸速度為0.5~3.0m/min。
[0007]優(yōu)選的，步驟二中所述的AZO靶材中用于摻雜的Al2O3比例范圍在3%。
[0008]優(yōu)選的，步驟三中工藝氣體為惰性氣體。
[0009]優(yōu)選的，步 驟三中工藝氣體為惰性氣體和氧氣的混合氣體，氧氣占所述混合氣體的體積含量低于10%。
[0010]優(yōu)選的，所述連續(xù)式磁控濺射鍍膜設(shè)備為陰極磁場(chǎng)成孿生閉合非平衡磁場(chǎng)形式的立式或臥式連續(xù)式磁控濺射鍍膜設(shè)備。
[0011]優(yōu)選的，步驟三中充入工藝氣體的氣體流量控制精度為lsccm。
[0012]優(yōu)選的，步驟三中調(diào)整連續(xù)式磁控濺射鍍膜設(shè)備鍍膜的工藝參數(shù)還包括:所述陰極電源采用恒電流模式，電流為30-45Α，沉積電壓為35(T450V。
[0013]優(yōu)選的，步驟二中所述靶材的數(shù)量對(duì)8對(duì)以上。
[0014]優(yōu)選的，步驟一中所述待鍍膜的基材為玻璃。
[0015]優(yōu)選的，步驟一中所述待鍍膜的基材為PET薄膜。
[0016]本發(fā)明的有益效果如下:
本發(fā)明采用室溫下AZO導(dǎo)電膜的連續(xù)式磁控濺射鍍膜方法生產(chǎn)AZO導(dǎo)電膜，通過電流、氣壓、電壓、功率、基片傳輸速度、本底真空等參數(shù)的優(yōu)化及合理的陰極布置、靶材配置等實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)。本發(fā)明通過靶材的選擇，工藝環(huán)境以及工藝參數(shù)的改進(jìn)可實(shí)現(xiàn)在無需加熱的情況下完成AZO導(dǎo)電膜的連續(xù)式磁控濺射鍍膜過程，避免了加熱引起的基材變形甚至扭曲起來，導(dǎo)致薄膜不均勻，可明顯提高AZO薄膜的均勻性，并有效提高AZO薄膜的附著力；由于整個(gè)磁控濺射生產(chǎn)線無需開啟基材加熱過程，避免了在鍍膜前、鍍膜中的基片加熱過程以及鍍膜后的基片降溫過程，可明顯提高AZO導(dǎo)電膜的生產(chǎn)效率，提高產(chǎn)能；同時(shí)濺射生產(chǎn)設(shè)備無需進(jìn)行繁雜的加溫專門設(shè)計(jì)及額外的冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)和制作，降低了設(shè)備制作成本和技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，簡(jiǎn)化了鍍膜過程；對(duì)工業(yè)化鍍膜生產(chǎn)，可大量節(jié)省用電量及冷卻水，利于環(huán)保。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。[0018]實(shí)施例1
本發(fā)明利用立式連續(xù)磁控濺射生產(chǎn)設(shè)備，在普通浮法玻璃(厚度4mm)上沉積了薄膜太陽能電池前電極AZO透明導(dǎo)電膜。將經(jīng)過清洗烘干后的普通浮法玻璃放入立式連續(xù)磁控濺射生產(chǎn)設(shè)備的工藝腔體，調(diào)節(jié)立式連續(xù)磁控濺射生產(chǎn)設(shè)備工藝腔體的本底真空度為
4.5X 10_4Pa，然后充入工藝氣體使濺射氣壓為0.35Pa，工藝氣體為惰性氣體和氧氣的混合氣體，惰性氣體具體可以是氬氣，其中氧氣占混合氣體體積含量的2%，靶材純度為3N，靶材到普通浮法玻璃的距離是25cm，共8對(duì)AZO靶材，陰極電源電流為30A，沉積電壓為350V，保持靶材濺射功率在f 5w/cm 2范圍內(nèi)，普通浮法玻璃傳輸速度0.5m/min,鍍膜環(huán)境要求在潔凈度達(dá)到十萬量級(jí)，濕度50%以下，溫度在16~26°C。制成的AZO薄膜產(chǎn)品性能穩(wěn)定，表面方塊電阻為6W，在550nm波長時(shí)透過率82%，方塊電阻均勻性小于3%。
[0019]實(shí)施例2
采用同實(shí)例I相同的立式連續(xù)磁控濺射生產(chǎn)線，在鋼化玻璃(厚4mm)上沉積了薄膜太陽能電池前電極AZO透明導(dǎo)電膜。將經(jīng)過清洗烘干后的鋼化玻璃放入立式連續(xù)磁控濺射生產(chǎn)設(shè)備的工藝腔體，調(diào)節(jié)立式連續(xù)磁控濺射生產(chǎn)設(shè)備工藝腔體的本底真空度為4X 10_4Pa，然后充入工藝氣體使濺射氣壓為0.35Pa，工藝氣體為惰性氣體和氧氣的混合氣體，惰性氣體具體可以是氬氣，其中氧氣占混合氣體體積含量的4%，靶材純度3N，靶材到鋼化玻璃的距離是20cm，共10對(duì)AZO靶材，陰極電源電流為45A，沉積電壓為450V，保持靶材濺射功率在f5w/cm 2范圍內(nèi)，鋼化玻璃傳輸速度3m/min，鍍膜環(huán)境要求在潔凈度達(dá)到十萬量級(jí)，濕度50%以下，溫度在16~26°C。制成的AZO薄膜產(chǎn)品性能穩(wěn)定，表面方塊電阻為5W，在550nm波長時(shí)透過率81% ，方塊電阻均勻性小于3%。
[0020]實(shí)施例3
采用非平衡孿生閉合非平衡磁場(chǎng)形式的臥式連續(xù)磁控濺射生產(chǎn)線，在普通PET薄膜基材(厚度125微米，透過率91%)上沉積了薄膜太陽能電池前電極AZO透明導(dǎo)電膜。將經(jīng)過靜電除塵后的普通PET薄膜放入臥式連續(xù)磁控濺射生產(chǎn)設(shè)備的工藝腔體，調(diào)節(jié)臥式連續(xù)磁控濺射生產(chǎn)設(shè)備工藝腔體的本底真空度為5X 10_4Pa，然后充入工藝氣體使濺射氣壓為
0.7Pa，工藝氣體為惰性氣體，靶材純度3N，靶材到基體的距離是10cm，共10對(duì)AZO靶材，陰極電源電流為42A，沉積電壓為410V，基片傳輸速度1.2m/min，鍍膜環(huán)境要求在潔凈度達(dá)到十萬量級(jí)，濕度50%以下，溫度在16~26V。制成的AZO薄膜產(chǎn)品性能穩(wěn)定，表面方塊電阻為7.1ff,在550nm波長時(shí)透過率81%，方塊電阻均勻性小于3%。
【權(quán)利要求】
1.一種室溫下AZO導(dǎo)電膜的連續(xù)式磁控濺射鍍膜方法，其特征在于，包括以下步驟:步驟一，對(duì)待鍍膜的基材進(jìn)行盤刷、滾刷清洗并進(jìn)行烘干或者靜電除塵，去除待鍍膜的基材的鍍膜面的雜質(zhì)，將處理后的待鍍膜的基材進(jìn)行烘干之后送入潔凈室； 步驟二，鍍膜設(shè)備為連續(xù)式磁控濺射鍍膜設(shè)備，靶材為AZO靶材，AZO靶材的純度為3N以上，將待鍍膜的基材從潔凈室放入連續(xù)式磁控濺射鍍膜設(shè)備的工藝腔體，對(duì)工藝腔體進(jìn)行抽真空,本底真空度要求優(yōu)于5X 10_4Pa ； 步驟三，向工藝腔體內(nèi)充入工藝氣體，使工藝腔體內(nèi)氣壓保持在0.1=0.7Pa，鍍膜環(huán)境要求空氣潔凈度達(dá)到十萬量級(jí)，濕度50%以下，溫度在16~26°C之間，開啟續(xù)式磁控濺射鍍膜設(shè)備的陰極電源，對(duì)基材的鍍膜面進(jìn)行濺射鍍膜，其中調(diào)整連續(xù)式磁控濺射鍍膜設(shè)備鍍膜的工藝參數(shù)為:靶材濺射功率為f5w/cm 2，靶材與基材間的距離為l(T25cm，基材傳輸速度為0.5~3.0m/min。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的室溫下AZO導(dǎo)電膜的連續(xù)式磁控濺射鍍膜方法，其特征在于，步驟二中所述的AZO靶材中用于摻雜的Al2O3比例范圍在廣3%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的室溫下AZO導(dǎo)電膜的連續(xù)式磁控濺射鍍膜方法，其特征在于，步驟三中工藝氣體為惰性氣體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的室溫下AZO導(dǎo)電膜的連續(xù)式磁控濺射鍍膜方法，其特征在于,步驟三中工藝氣體為惰性氣體和氧氣的混合氣體,氧氣占所述混合氣體的體積含量低于 10% ο
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的室溫下AZO導(dǎo)電膜的連續(xù)式磁控濺射鍍膜方法，其特征在于，所述連續(xù)式磁控濺射鍍膜設(shè)備為陰極磁場(chǎng)成孿生閉合非平衡磁場(chǎng)形式的立式或臥式連續(xù)式磁控濺射鍍膜設(shè)備。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的室溫下AZO導(dǎo)電膜的連續(xù)式磁控濺射鍍膜方法，其特征在于，步驟三中充入工藝氣體的氣體流量控制精度為lsccm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的室溫下AZO導(dǎo)電膜的連續(xù)式磁控濺射鍍膜方法，其特征在于，步驟三中調(diào)整連續(xù)式磁控濺射鍍膜設(shè)備鍍膜的工藝參數(shù)還包括:所述陰極電源采用恒電流模式，電流為30-45Α，沉積電壓為350~450V。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的室溫下AZO導(dǎo)電膜的連續(xù)式磁控濺射鍍膜方法，其特征在于，步驟二中所述靶材的數(shù)量對(duì)8對(duì)以上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的室溫下AZO導(dǎo)電膜的連續(xù)式磁控濺射鍍膜方法，其特征在于，步驟一中所述待鍍膜的基材為玻璃。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的室溫下AZO導(dǎo)電膜的連續(xù)式磁控濺射鍍膜方法，其特征在于，步驟一中所述待鍍膜的基材為PET薄膜。
【文檔編號(hào)】C23C14/08GK103981502SQ201410241523
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年6月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月3日
【發(fā)明者】劉戰(zhàn)合, 周鈞, 韓匯如, 孫斌 申請(qǐng)人:江蘇匯景薄膜科技有限公司