薄膜太陽能電池前電極用絨面azo薄膜的制備方法
【專利摘要】一種薄膜太陽能電池前電極用絨面AZO薄膜的制備方法，包括如下步驟：(1)清洗玻璃基片，后用高壓N2吹干；(2)采用反應(yīng)離子束技術(shù)對所述玻璃基片表面進行刻蝕，使所述玻璃基片表面具有絨面結(jié)構(gòu)；并且(3)采用磁控濺射技術(shù)在所述玻璃基片表面的絨面結(jié)構(gòu)上沉積450～750納米的AZO薄膜，從而得到絨面結(jié)構(gòu)的AZO薄膜。本發(fā)明開發(fā)了一種新的用于薄膜太陽能電池前電極的絨面AZO薄膜的制備方法，先采用離子束技術(shù)，對玻璃基片表面進行刻蝕處理，獲得絨面結(jié)構(gòu)的玻璃基片，然后在玻璃基片上以磁控濺射技術(shù)沉積具有絨面結(jié)構(gòu)的AZO薄膜，避免了現(xiàn)有刻蝕技術(shù)中對膜層厚度的浪費，同時也避免了濕法刻蝕工藝中產(chǎn)生的廢酸腐蝕液對環(huán)境造成的污染。
【專利說明】薄膜太陽能電池前電極用絨面八20薄膜的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于薄膜太陽能電池前電極的絨面八20薄膜的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]目前人類在生活和生產(chǎn)中所使用的能源主要來自煤、石油、天然氣等化石燃料。化石燃料存在不可持續(xù)和不清潔兩大問題，隨著社會的發(fā)展對能源的需求越來越大，這兩方面的問題也日益突出。而太陽能具有分布廣泛、取之不盡、用之不竭的優(yōu)點，并且可以做到對環(huán)境幾乎沒有任何污染，是真正意義上的可持續(xù)的清潔能源。對太陽能的利用，現(xiàn)在只要集中在光電利用和光熱利用，其中光電利用主要依靠太陽能電池來實現(xiàn)的。
[0003]近年來，八20(摻鋁氧化鋅)薄膜由于其在可見光范圍內(nèi)，具有較高的透射率；在高溫條件下，不易與氫發(fā)生互擴散，因此在活性氫和氫等離子體環(huán)境中化學穩(wěn)定性高，不易使太陽能電池材料活性降低；材料源豐富、價格便宜等優(yōu)點。因而八20薄膜在太陽能電池、液晶顯示、防靜電等領(lǐng)域中，有廣泛的應(yīng)用前景。太陽能薄膜電池要求前電極具有高透過、低電阻等特性，在八20薄膜表面制備各種凹凸起伏的絨面結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)對太陽光的反射、折射和漫反射。對絨面刻蝕目前主要分為干法刻蝕和濕法刻蝕，干法刻蝕是運用離子束、等離子體等技術(shù)對八20薄膜表面進行刻蝕；濕法刻蝕一般采用體積分數(shù)為0.5%的稀鹽酸，刻蝕時間一般為10?308，薄膜表面均方根粗糙度一般20?15011%霧度一般為10?30%性能指標可以滿足太陽能薄膜電池前電極的要求。然而這兩種方法都對八20薄膜厚度要求較高，即要形成具有一定絨面結(jié)構(gòu)的薄膜，大約要無端消耗三分之一以上的八20薄膜才能實現(xiàn)剩余的三分之二厚度的薄膜表面具有期望的絨面結(jié)構(gòu)，這就造成了大量的膜層厚度損耗，增加了生產(chǎn)成本，不利于長期的規(guī)?；a(chǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在提供一種用于薄膜太陽能電池前電極的絨面八20薄膜的制備方法，該方法不僅對薄膜厚度沒有過高的要求而且完全避免了因刻蝕對膜層厚度損耗，有效的降低了生產(chǎn)成本。
[0005]為了達成上述目的，提供了一種薄膜太陽能電池前電極用絨面八20薄膜的制備方法，包括如下步驟:(1)清洗玻璃基片，后用高壓吧吹干；(2)采用反應(yīng)離子束技術(shù)對所述玻璃基片表面進行刻蝕，使所述玻璃基片表面具有絨面結(jié)構(gòu)；并且(3)采用磁控濺射技術(shù)在所述玻璃基片表面的絨面結(jié)構(gòu)上沉積450?750納米的八20薄膜，從而得到絨面結(jié)構(gòu)的八20薄膜。
[0006]—些實施例中，所述步驟⑴中清洗所述玻璃基片，包括先用丙酮超聲15111111，再用酒精超聲15111111，最后用去離子水超聲15111111。
[0007]一些實施例中，所述步驟(2)中的刻蝕氣體為紅2和(:冊3的混合氣體，其流量比為 1:1.5 ?2.5 ；
[0008]一些實施例中，，所述步驟⑵采用的反應(yīng)離子束刻蝕設(shè)備，本底真空為8X10-4?6父10-3？^?。还ぷ鲏簭姙??6父10-2？3 ；離子束流能量為350?4506、；束流為60?90—；加速電壓180?2607 ；入射角為25?45。；刻蝕時間3?5111111。
[0009]一些實施例中，所述步驟⑶中磁控濺射鍍八20薄膜中，本底真空彡9X10-4？^ ；工作壓強為5?7父10-1？^??；濺射功率150?2507 ；濺射工藝氣體紅2流量20?308(^111 ；襯底溫度150?300。〇。
[0010]本發(fā)明開發(fā)了一種新的用于薄膜太陽能電池前電極的絨面八20薄膜的制備方法，先采用離子束技術(shù)，對玻璃基片表面進行刻蝕處理，獲得絨面結(jié)構(gòu)的玻璃基片，然后在玻璃基片上以磁控濺射技術(shù)沉積具有絨面結(jié)構(gòu)的八20薄膜，避免了現(xiàn)有刻蝕技術(shù)中對膜層厚度的浪費，同時也避免了濕法刻蝕工藝中產(chǎn)生的廢酸腐蝕液對環(huán)境造成的污染。
[0011]以下結(jié)合附圖，通過示例說明本發(fā)明主旨的描述，以清楚本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]結(jié)合附圖，通過下文的詳細說明，可更清楚地理解本發(fā)明的上述及其他特征和優(yōu)點，其中:
[0013]圖1為根據(jù)本發(fā)明實施例的制備方法的流程圖。

【具體實施方式】
[0014]參見本發(fā)明具體實施例的附圖，下文將更詳細地描述本發(fā)明。然而，本發(fā)明可以以許多不同形式實現(xiàn)，并且不應(yīng)解釋為受在此提出之實施例的限制。相反，提出這些實施例是為了達成充分及完整公開，并且使本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員完全了解本發(fā)明的范圍。
[0015]現(xiàn)參考附圖詳細說明根據(jù)本發(fā)明實施例的制備方法。
[0016]如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明實施例的薄膜太陽能電池前電極用絨面八20薄膜的制備方法，步驟3101中，清洗玻璃基片，后用高壓隊吹干。步驟3101中，清洗所述玻璃基片，包括先用丙酮超聲15111111，再用酒精超聲15111111，最后用去離子水超聲15111111。
[0017]步驟3102中，采用反應(yīng)離子束技術(shù)對所述玻璃基片表面進行刻蝕，使所述玻璃基片表面具有絨面結(jié)構(gòu)。步驟3102中，刻蝕氣體為紅2和冊3的混合氣體，其流量比為1:1.5 ?2.5。
[0018]步驟3102中，反應(yīng)離子束刻蝕設(shè)備，本底真空為8 X 10-4?6 X 10-3？3 ；工作壓強為2?6X10-2？^?。浑x子束流能量為350?4506乂 ；束流為60?90—；加速電壓180?260乂 ；入射角為25?45。；刻蝕時間3?50111。
[0019]步驟3103中，采用磁控濺射技術(shù)在所述玻璃基片表面的絨面結(jié)構(gòu)上沉積450?750納米的八20薄膜，從而得到絨面結(jié)構(gòu)的八20薄膜。步驟3103中，磁控濺射鍍八20薄膜中，本底真空彡9父10-4？^?。还ぷ鲏簭姙??7父10-1？^??；濺射功率150?2507 ；濺射工藝氣體紅2流量20?308(^111 ；襯底溫度150?300。〇。
[0020]下文將描述實施根據(jù)本發(fā)明實施例的制備方法的實例。
[0021]實施例一
[0022](1)玻璃基片表面的清洗:選用厚度為1.1臟，20X20111111的鋁硅酸鹽玻璃(氧化物質(zhì)量百分比為 8102:64% 洫 1203:14% ；就1:2% ；%0:4% ；琴:12% ；0^0:2% ；仄20:2% )放入超聲波清洗機內(nèi)，先用丙酮超聲15111111，再用酒精超聲15111111，最后用去離子水超聲15111111，用高壓吹干。
[0023](2)將清洗好的玻璃基片放置于離子束設(shè)備中，刻蝕氣體為紅2和冊3的混合氣體，其流量比為1:1.5，基本參數(shù)如下:
[0024]本底真空:?6 X 10-3？^ ；
[0025]工作壓強:2父10-2？3 ；
[0026]離子束流能量:4006乂 ；
[0027]束流:60111^；
[0028]加速電壓:2207 ；
[0029]入射角:25。；
[0030]刻蝕時間:3111111。
[0031](3)取出玻璃基片，放入磁控濺射設(shè)備中沉積八20薄膜，制備工藝參數(shù)如下:
[0032]本底真空:?9 X 10-4？已；
[0033]工作壓強:5父10-1？3 ；
[0034]濺射功率:200乂 ；
[0035]派射工藝氣體紅2流量:308。。111 ；
[0036]派射時間:300111；
[0037]襯底溫度:300。〇。
[0038]實施例二
[0039](1)玻璃基片表面的清洗:選用厚度為1.1臟，20X20111111的鋁硅酸鹽玻璃(氧化物質(zhì)量百分比為 8102:64% 洫 1203:14% ；就1:2% ；%0:4% ；琴:12% ；0^0:2% ；仄20:2% )放入超聲波清洗機內(nèi)，先用丙酮超聲15111111，再用酒精超聲15111111，最后用去離子水超聲15111111，用高壓吹干。
[0040](2)將清洗好的玻璃基片放置于離子束設(shè)備中，刻蝕氣體為紅2和0冊3的混合氣體，其流量比為1:2.5，基本參數(shù)如下:
[0041〕本底真空:? 6 X 10-3？^ ；
[0042]工作壓強:2父10-2？3 ；
[0043]離子束流能量:4506乂 ；
[0044]束流:80111^；
[0045]加速電壓:260乂 ；
[0046]入射角:45°；
[0047]刻蝕時間:3111111。
[0048](3)取出玻璃基片，放入磁控濺射設(shè)備中沉積八20薄膜，制備工藝參數(shù)如下:
[0049]本底真空:彡9 X 10-4？已；
[0050]工作壓強:5父10-1？3 ；
[0051]濺射功率:200乂；
[0052]派射工藝氣體紅2流量:308。。111 ；
[0053]派射時間:300111；
[0054]襯底溫度:300。〇。
[0055]用光學輪廓儀玻璃基片對未經(jīng)離子束刻蝕，直接在其上制備八20薄膜的樣品進行表征，均方根粗糙度此為18.
[0056]在經(jīng)刻蝕后的玻璃基片表面沉積八20薄膜，均方根粗糙度為143.完全滿足太陽能薄膜電池對前電極陷光結(jié)構(gòu)的要求。
[0057]下文將參考附圖詳細說明根據(jù)本發(fā)明實施例的由于上述技術(shù)方案的運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)勢，
[0058](1)本發(fā)明開發(fā)了一種新的用于薄膜太陽能電池前電極的絨面八20薄膜的制備方法，先采用離子束技術(shù)，對玻璃基片表面進行刻蝕處理，獲得絨面結(jié)構(gòu)的玻璃基片，然后在玻璃基片上以磁控濺射技術(shù)沉積具有絨面結(jié)構(gòu)的八20薄膜，避免了現(xiàn)有刻蝕技術(shù)中對膜層厚度的浪費，同時也避免了濕法刻蝕工藝中產(chǎn)生的廢酸腐蝕液對環(huán)境造成的污染。
[0059](2)本發(fā)明通過對玻璃基片進行刻蝕處理代替了常規(guī)的先成膜再刻蝕工藝，不僅簡單可行，而且制備出的八20絨面結(jié)構(gòu)，更適合薄膜太陽能電池前電極對陷光結(jié)構(gòu)的要求，可以有效的增加太陽光在薄膜中的行進光程，增加對太陽光的吸收，從而提高了薄膜太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。
[0060](3)本發(fā)明采用了離子束刻蝕技術(shù)對玻璃基片進行刻蝕，因而具有分辨率高，可控性強，易于實現(xiàn)自動化，操作安全、簡便，處理過程無污染等優(yōu)點。。
[0061]以上詳細描述了本發(fā)明的較佳具體實施例。應(yīng)當理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員無需創(chuàng)造性勞動就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思做出諸多修改和變化。凡本【技術(shù)領(lǐng)域】中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種薄膜太陽能電池前電極用絨面AZO薄膜的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)清洗玻璃基片，后用高壓N2吹干； (2)采用反應(yīng)離子束技術(shù)對所述玻璃基片表面進行刻蝕，使所述玻璃基片表面具有絨面結(jié)構(gòu)；并且 (3)采用磁控濺射技術(shù)在所述玻璃基片表面的絨面結(jié)構(gòu)上沉積450?750納米的AZ0薄膜，從而得到絨面結(jié)構(gòu)的AZ0薄膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中清洗所述玻璃基片，包括先用丙酮超聲15min，再用酒精超聲15min，最后用去離子水超聲15min。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中的刻蝕氣體為ArjP01&的混合氣體，其流量比為1:1.5?2.5。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)采用的反應(yīng)離子束刻蝕設(shè)備，本底真空為8 X 10-4?6 X 10_3Pa ;工作壓強為2?6 X 10_2Pa ;離子束流能量為350?450eV ;束流為60?90mA ;加速電壓180?260V ;入射角為25?45。；刻蝕時間3?5min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中磁控濺射鍍AZ0薄膜中，本底真空彡9X10-4Pa ;工作壓強為5?7X lO—ta ;濺射功率150?250V ;濺射工藝氣體Ar2流量20?30sccm ;襯底溫度150?300°C。
【文檔編號】H01L31/18GK104465890SQ201410842463
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月25日
【發(fā)明者】徐根保, 王蕓, 楊勇, 曹欣, 姚婷婷, 張寬翔, 金克武, 蔣繼文 申請人:中國建材國際工程集團有限公司, 蚌埠玻璃工業(yè)設(shè)計研究院