薄膜太阳能电池前电极用绒面azo薄膜的制备方法
【专利摘要】一种薄膜太阳能电池前电极用绒面AZO薄膜的制备方法，包括如下步骤：(1)清洗玻璃基片，后用高压N2吹干；(2)采用反应离子束技术对所述玻璃基片表面进行刻蚀，使所述玻璃基片表面具有绒面结构；并且(3)采用磁控溅射技术在所述玻璃基片表面的绒面结构上沉积450～750纳米的AZO薄膜，从而得到绒面结构的AZO薄膜。本发明开发了一种新的用于薄膜太阳能电池前电极的绒面AZO薄膜的制备方法，先采用离子束技术，对玻璃基片表面进行刻蚀处理，获得绒面结构的玻璃基片，然后在玻璃基片上以磁控溅射技术沉积具有绒面结构的AZO薄膜，避免了现有刻蚀技术中对膜层厚度的浪费，同时也避免了湿法刻蚀工艺中产生的废酸腐蚀液对环境造成的污染。
【专利说明】薄膜太阳能电池前电极用绒面八20薄膜的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于薄膜太阳能电池前电极的绒面八20薄膜的制备方法。
【背景技术】
[0002]目前人类在生活和生产中所使用的能源主要来自煤、石油、天然气等化石燃料。化石燃料存在不可持续和不清洁两大问题，随着社会的发展对能源的需求越来越大，这两方面的问题也日益突出。而太阳能具有分布广泛、取之不尽、用之不竭的优点，并且可以做到对环境几乎没有任何污染，是真正意义上的可持续的清洁能源。对太阳能的利用，现在只要集中在光电利用和光热利用，其中光电利用主要依靠太阳能电池来实现的。
[0003]近年来，八20(掺铝氧化锌)薄膜由于其在可见光范围内，具有较高的透射率；在高温条件下，不易与氢发生互扩散，因此在活性氢和氢等离子体环境中化学稳定性高，不易使太阳能电池材料活性降低；材料源丰富、价格便宜等优点。因而八20薄膜在太阳能电池、液晶显示、防静电等领域中，有广泛的应用前景。太阳能薄膜电池要求前电极具有高透过、低电阻等特性，在八20薄膜表面制备各种凹凸起伏的绒面结构，实现对太阳光的反射、折射和漫反射。对绒面刻蚀目前主要分为干法刻蚀和湿法刻蚀，干法刻蚀是运用离子束、等离子体等技术对八20薄膜表面进行刻蚀；湿法刻蚀一般采用体积分数为0.5%的稀盐酸，刻蚀时间一般为10?308，薄膜表面均方根粗糙度一般20?15011%雾度一般为10?30%性能指标可以满足太阳能薄膜电池前电极的要求。然而这两种方法都对八20薄膜厚度要求较高，即要形成具有一定绒面结构的薄膜，大约要无端消耗三分之一以上的八20薄膜才能实现剩余的三分之二厚度的薄膜表面具有期望的绒面结构，这就造成了大量的膜层厚度损耗，增加了生产成本，不利于长期的规模化生产。
【发明内容】
[0004]本发明旨在提供一种用于薄膜太阳能电池前电极的绒面八20薄膜的制备方法，该方法不仅对薄膜厚度没有过高的要求而且完全避免了因刻蚀对膜层厚度损耗，有效的降低了生产成本。
[0005]为了达成上述目的，提供了一种薄膜太阳能电池前电极用绒面八20薄膜的制备方法，包括如下步骤:(1)清洗玻璃基片，后用高压吧吹干；(2)采用反应离子束技术对所述玻璃基片表面进行刻蚀，使所述玻璃基片表面具有绒面结构；并且(3)采用磁控溅射技术在所述玻璃基片表面的绒面结构上沉积450?750纳米的八20薄膜，从而得到绒面结构的八20薄膜。
[0006]—些实施例中，所述步骤⑴中清洗所述玻璃基片，包括先用丙酮超声15111111，再用酒精超声15111111，最后用去离子水超声15111111。
[0007]一些实施例中，所述步骤(2)中的刻蚀气体为紅2和(:册3的混合气体，其流量比为 1:1.5 ?2.5 ；
[0008]一些实施例中，，所述步骤⑵采用的反应离子束刻蚀设备，本底真空为8X10-4?6父10-3？^！；工作压强为2?6父10-2？3 ；离子束流能量为350?4506、；束流为60?90—；加速电压180?2607 ；入射角为25?45。；刻蚀时间3?5111111。
[0009]一些实施例中，所述步骤⑶中磁控溅射镀八20薄膜中，本底真空彡9X10-4？^ ；工作压强为5?7父10-1？^！；溅射功率150?2507 ；溅射工艺气体紅2流量20?308(^111 ；衬底温度150?300。〇。
[0010]本发明开发了一种新的用于薄膜太阳能电池前电极的绒面八20薄膜的制备方法，先采用离子束技术，对玻璃基片表面进行刻蚀处理，获得绒面结构的玻璃基片，然后在玻璃基片上以磁控溅射技术沉积具有绒面结构的八20薄膜，避免了现有刻蚀技术中对膜层厚度的浪费，同时也避免了湿法刻蚀工艺中产生的废酸腐蚀液对环境造成的污染。
[0011]以下结合附图，通过示例说明本发明主旨的描述，以清楚本发明的其他方面和优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]结合附图，通过下文的详细说明，可更清楚地理解本发明的上述及其他特征和优点，其中:
[0013]图1为根据本发明实施例的制备方法的流程图。
【具体实施方式】
[0014]参见本发明具体实施例的附图，下文将更详细地描述本发明。然而，本发明可以以许多不同形式实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。相反，提出这些实施例是为了达成充分及完整公开，并且使本【技术领域】的技术人员完全了解本发明的范围。
[0015]现参考附图详细说明根据本发明实施例的制备方法。
[0016]如图1所示，根据本发明实施例的薄膜太阳能电池前电极用绒面八20薄膜的制备方法，步骤3101中，清洗玻璃基片，后用高压队吹干。步骤3101中，清洗所述玻璃基片，包括先用丙酮超声15111111，再用酒精超声15111111，最后用去离子水超声15111111。
[0017]步骤3102中，采用反应离子束技术对所述玻璃基片表面进行刻蚀，使所述玻璃基片表面具有绒面结构。步骤3102中，刻蚀气体为紅2和册3的混合气体，其流量比为1:1.5 ?2.5。
[0018]步骤3102中，反应离子束刻蚀设备，本底真空为8 X 10-4?6 X 10-3？3 ；工作压强为2?6X10-2？^！；离子束流能量为350?4506乂 ；束流为60?90—；加速电压180?260乂 ；入射角为25?45。；刻蚀时间3?50111。
[0019]步骤3103中，采用磁控溅射技术在所述玻璃基片表面的绒面结构上沉积450?750纳米的八20薄膜，从而得到绒面结构的八20薄膜。步骤3103中，磁控溅射镀八20薄膜中，本底真空彡9父10-4？^！；工作压强为5?7父10-1？^！；溅射功率150?2507 ；溅射工艺气体紅2流量20?308(^111 ；衬底温度150?300。〇。
[0020]下文将描述实施根据本发明实施例的制备方法的实例。
[0021]实施例一
[0022](1)玻璃基片表面的清洗:选用厚度为1.1臟，20X20111111的铝硅酸盐玻璃(氧化物质量百分比为 8102:64% 洫 1203:14% ；就1:2% ；%0:4% ；琴:12% ；0^0:2% ；仄20:2% )放入超声波清洗机内，先用丙酮超声15111111，再用酒精超声15111111，最后用去离子水超声15111111，用高压吹干。
[0023](2)将清洗好的玻璃基片放置于离子束设备中，刻蚀气体为紅2和册3的混合气体，其流量比为1:1.5，基本参数如下:
[0024]本底真空:?6 X 10-3？^ ；
[0025]工作压强:2父10-2？3 ；
[0026]离子束流能量:4006乂 ；
[0027]束流:60111^；
[0028]加速电压:2207 ；
[0029]入射角:25。；
[0030]刻蚀时间:3111111。
[0031](3)取出玻璃基片，放入磁控溅射设备中沉积八20薄膜，制备工艺参数如下:
[0032]本底真空:?9 X 10-4？已；
[0033]工作压强:5父10-1？3 ；
[0034]溅射功率:200乂 ；
[0035]派射工艺气体紅2流量:308。。111 ；
[0036]派射时间:300111；
[0037]衬底温度:300。〇。
[0038]实施例二
[0039](1)玻璃基片表面的清洗:选用厚度为1.1臟，20X20111111的铝硅酸盐玻璃(氧化物质量百分比为 8102:64% 洫 1203:14% ；就1:2% ；%0:4% ；琴:12% ；0^0:2% ；仄20:2% )放入超声波清洗机内，先用丙酮超声15111111，再用酒精超声15111111，最后用去离子水超声15111111，用高压吹干。
[0040](2)将清洗好的玻璃基片放置于离子束设备中，刻蚀气体为紅2和0册3的混合气体，其流量比为1:2.5，基本参数如下:
[0041〕本底真空:? 6 X 10-3？^ ；
[0042]工作压强:2父10-2？3 ；
[0043]离子束流能量:4506乂 ；
[0044]束流:80111^；
[0045]加速电压:260乂 ；
[0046]入射角:45°；
[0047]刻蚀时间:3111111。
[0048](3)取出玻璃基片，放入磁控溅射设备中沉积八20薄膜，制备工艺参数如下:
[0049]本底真空:彡9 X 10-4？已；
[0050]工作压强:5父10-1？3 ；
[0051]溅射功率:200乂；
[0052]派射工艺气体紅2流量:308。。111 ；
[0053]派射时间:300111；
[0054]衬底温度:300。〇。
[0055]用光学轮廓仪玻璃基片对未经离子束刻蚀，直接在其上制备八20薄膜的样品进行表征，均方根粗糙度此为18.
[0056]在经刻蚀后的玻璃基片表面沉积八20薄膜，均方根粗糙度为143.完全满足太阳能薄膜电池对前电极陷光结构的要求。
[0057]下文将参考附图详细说明根据本发明实施例的由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有如下优势，
[0058](1)本发明开发了一种新的用于薄膜太阳能电池前电极的绒面八20薄膜的制备方法，先采用离子束技术，对玻璃基片表面进行刻蚀处理，获得绒面结构的玻璃基片，然后在玻璃基片上以磁控溅射技术沉积具有绒面结构的八20薄膜，避免了现有刻蚀技术中对膜层厚度的浪费，同时也避免了湿法刻蚀工艺中产生的废酸腐蚀液对环境造成的污染。
[0059](2)本发明通过对玻璃基片进行刻蚀处理代替了常规的先成膜再刻蚀工艺，不仅简单可行，而且制备出的八20绒面结构，更适合薄膜太阳能电池前电极对陷光结构的要求，可以有效的增加太阳光在薄膜中的行进光程，增加对太阳光的吸收，从而提高了薄膜太阳能电池的光电转换效率。
[0060](3)本发明采用了离子束刻蚀技术对玻璃基片进行刻蚀，因而具有分辨率高，可控性强，易于实现自动化，操作安全、简便，处理过程无污染等优点。。
[0061]以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。凡本【技术领域】中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
【权利要求】
1.一种薄膜太阳能电池前电极用绒面AZO薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)清洗玻璃基片，后用高压N2吹干； (2)采用反应离子束技术对所述玻璃基片表面进行刻蚀，使所述玻璃基片表面具有绒面结构；并且 (3)采用磁控溅射技术在所述玻璃基片表面的绒面结构上沉积450?750纳米的AZ0薄膜，从而得到绒面结构的AZ0薄膜。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中清洗所述玻璃基片，包括先用丙酮超声15min，再用酒精超声15min，最后用去离子水超声15min。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的刻蚀气体为ArjP01&的混合气体，其流量比为1:1.5?2.5。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)采用的反应离子束刻蚀设备，本底真空为8 X 10-4?6 X 10_3Pa ;工作压强为2?6 X 10_2Pa ;离子束流能量为350?450eV ;束流为60?90mA ;加速电压180?260V ;入射角为25?45。；刻蚀时间3?5min。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中磁控溅射镀AZ0薄膜中，本底真空彡9X10-4Pa ;工作压强为5?7X lO—ta ;溅射功率150?250V ;溅射工艺气体Ar2流量20?30sccm ;衬底温度150?300°C。
【文档编号】H01L31/18GK104465890SQ201410842463
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月25日 优先权日:2014年12月25日
【发明者】徐根保, 王芸, 杨勇, 曹欣, 姚婷婷, 张宽翔, 金克武, 蒋继文 申请人:中国建材国际工程集团有限公司, 蚌埠玻璃工业设计研究院