CN101792270B

CN101792270B - 一种透明导电膜玻璃及其制造方法

Info

Publication number: CN101792270B
Application number: CN2009101053039A
Authority: CN
Inventors: 董清世; 黄华义
Original assignee: XINYI PV INDUSTRY (ANHUI) HOLDINGS CO LTD
Current assignee: Xinyi PV Industry (Anhui) Holdings Co.,Ltd.
Priority date: 2009-02-02
Filing date: 2009-02-02
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2029-02-02
Also published as: CN101792270A

Abstract

本发明涉及一种透明导电膜玻璃及其制造方法，透明导电膜玻璃具有玻璃基片，以及沉积在玻璃基片表面的硅膜、沉积在硅膜表面的掺铝氧化锌透明导电膜。制造方法包括以下步骤：(1)对玻璃基片进行预处理；(2)在玻璃基片上沉积一层硅膜；(3)在硅膜上沉积一层掺铝氧化锌透明导电膜；(4)选择性地对透明导电膜玻璃进行制绒处理，或者在掺铝氧化锌透明导电膜上沉积一层氧化硅膜或氮化硅膜。上述透明导电膜玻璃采用离线法生产，可提高玻璃原片的优化率，透过率较高，成本较低，生产效率较高。掺铝氧化锌透明导电膜玻璃的方块电阻值低，可很好地使太阳光穿透，提高太阳能薄膜电池的光电转换率，在屏蔽材料上具有优越的屏蔽效果。

Description

一种透明导电膜玻璃及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种透明导电膜玻璃及其制造方法。

背景技术

太阳能电池市场在近几年来开始推广建筑光伏一体化，由于晶体硅电池具有不同透性以及需要强光才可发电，而薄膜电池相对在建筑上应用具有弱光发电的优势，所以具有发展的潜力。

目前全球都在生产和研究太阳能薄膜电池。薄膜电池组件中的前电极盖板目前都是采用透明导电膜玻璃，商业化的透明导电膜玻璃的生产技术目前主要有以下两种：

其中一种方式是采用掺氟二氧化锡薄膜，其制造方式主要是在浮法生产线上采用在线喷雾热解法的方式沉积一层掺氟二氧化锡薄膜。然而，在玻璃表面沉积掺氟二氧化锡薄膜后的玻璃存在透过率无法达到＞80％、方块电阻值≥18Ω、雾度低、因玻璃的横向尺寸过宽导致均匀性差等问题，从而影响着太阳能薄膜电池的转换效率。

另一种方式是在浮法玻璃表面以磁控溅射方式沉积一层氧化铟锡薄膜，氧化铟锡薄膜本身虽然具有很好的性能，然而，氧化铟锡薄膜因受热后稳定性差，在PECVD(化学气相沉积)过程中被氢还原、方块电阻值升高与均匀性差、价格高等因素，无法在太阳能薄膜电池领域上应用。

就以上掺氟二氧化锡导电膜玻璃与氧化铟锡导电膜玻璃存在的问题，如何提高太阳能光电转换效率，是业界急待解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种透明导电膜玻璃及其制造方法，旨在解决现有透明导电膜玻璃透过率低、方块电阻值高的问题。

本发明进一步所要解决的技术问题在于提供一种透明导电膜玻璃及其制造方法，旨在解决现有透明导电膜玻璃方块电阻值均匀性差的问题。

本发明进一步所要解决的另一个技术问题在于提供一种透明导电膜玻璃及其制造方法，旨在解决现有太阳能薄膜电池领域透明导电膜玻璃雾度高的问题。

为解决上述技术问题，本发明实施例是这样实现的：提供一种透明导电膜玻璃，具有玻璃基片，以及沉积在玻璃基片表面的硅膜、沉积在硅膜表面的掺铝氧化锌透明导电膜。

进一步地，所述掺铝氧化锌透明导电膜表面具有若干凹坑。

本发明实施例还提供一种透明导电膜玻璃的制造方法，包括以下步骤：

(1)对玻璃基片进行预处理；

(2)在玻璃基片上沉积一层硅膜；

(3)在硅膜上沉积一层掺铝氧化锌透明导电膜；

(4)选择性地对透明导电膜玻璃进行制绒处理，或者在掺铝氧化锌透明导电膜上进一步沉积一层氧化硅膜或氮化硅膜。

作为上述技术方案的进一步改进，在所述步骤(2)及步骤(3)中，分别通过磁控溅射方法沉积硅膜及掺铝氧化锌透明导电膜。

上述透明导电膜玻璃采用离线法生产，无需在浮法生产线上沉积膜层，可采用任何玻璃作为玻璃基片，可提高玻璃原片的优化率，从而透过率较高，成本较低，生产效率较高。掺铝氧化锌透明导电膜玻璃的方块电阻值低，可很好地使太阳光穿透，提高太阳能薄膜电池的光电转换率，在屏蔽材料上具有优越的屏蔽效果。此外，掺铝氧化锌透明导电膜以磁控溅射方法进行沉积，有利于膜层均匀性的提高；掺铝氧化锌透明导电膜进行制绒处理后，于表面形成的凹坑可防止入射光发生二次反射，从而提高玻璃的雾度。

附图说明

图1是本发明中透明导电膜玻璃一较佳实施例的结构示意图。

图2是图1所示的透明导电膜玻璃表面放大后的结构示意图。

图3是本发明中透明导电膜玻璃另一较佳实施例的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1至图3，该透明导电膜玻璃具有玻璃基片1，以及沉积在玻璃基片1表面的硅膜2、沉积在硅膜2表面的掺铝氧化锌透明导电膜3。

所述硅膜2的厚度为30-150nm，其中单质硅的质量百分比为97％-99.5％，铝的质量百分比为0.5％-3％，所述掺铝氧化锌透明导电膜3的厚度为300nm-3μm，其中氧化锌的质量百分比为95％-99.9％，铝的质量百分比为0.1％-5％。

图1及图2所示的透明导电膜玻璃主要应用于太阳能薄膜电池领域，于掺铝氧化锌透明导电膜3表面蚀刻出若干凹坑32，以防止入射光发生二次反射。在1μm²的面积中凹坑32的数量＞5个，每一凹坑32的半径为20nm-1μm，每一凹坑32的深度为50nm-3μm。

图3所示的透明导电膜玻璃主要应用于建筑、家电、汽车用的电加热材料与屏蔽材料领域，于掺铝氧化锌透明导电膜3表面进一步沉积有氧化硅膜或氮化硅膜4，以保护掺铝氧化锌透明导电膜3，防止其与空气、水汽接触而发生氧化。

上述透明导电膜玻璃的制造方法，主要包括以下步骤：

(1)对玻璃基片1进行预处理。所述玻璃基片1优选浮法玻璃，对玻璃基片1进行切割后，采用研磨轮对玻璃基片1边部进行精磨或粗磨，将玻璃基片1的边部研磨成圆边或直边形状，然后对玻璃基片1进行清洗及干燥。

(2)在所述玻璃基片1上沉积一层硅膜2。本实施例中优选采用磁控溅射方法进行沉积，溅射靶材中单质硅的质量百分比在97％-99.5％之间，掺铝的质量百分比在0.5％-3％之间。

(3)在所述硅膜2上沉积一层掺铝氧化锌透明导电膜3。本实施例中优选采用磁控溅射方法进行沉积，溅射靶材中氧化锌的质量百分比在95％-99.9％之间，掺铝的质量百分比在0.1％-5％之间。

上述第(2)、(3)步骤中，采用立式或卧式的磁控溅射镀膜机进行制造，通过双孪生阴极的旋转靶或平面靶对玻璃基片1的空气面进行溅射沉积，在电源功率30kW～60kW之间进行溅射，利用真空度保持在10³～10^-8之间进行溅射，将传送速度控制在0.3～3.0m/min之间，溅射前的玻璃基片1在加热室内将玻璃基片1温度加热到在200℃～400℃之间，控制真空室内释放工艺气体中氩气与氢气的比例，氩气流量控制在80～99.999％sccm之间，氢气流量控制在1～20％sccm之间。

经过上述第(2)、(3)步骤后的玻璃透过率在550nm时百分比为70％～94％，经过磁控溅射后带掺铝氧化锌透明导电膜3的玻璃反射率在550nm时百分比为3％～8％，透明导电膜玻璃的雾度在550nm时为8％～30％。

(4)选择性地对所述透明导电膜玻璃进行制绒处理，或者在所述掺铝氧化锌透明导电膜3上进一步沉积一层氧化硅膜或氮化硅膜4。

如果透明导电膜玻璃应用于太阳能薄膜电池领域，对透明导电膜玻璃进行制绒处理，以提高薄膜电池组件的光电转换效率。采用连续式湿法蚀刻进行制绒处理，采用的酸、碱含量的重量比为0.5％-10％，连续式湿法蚀刻时间为0.3～3.0m/min。掺铝氧化锌透明导电膜3在湿法酸、碱性溶液蚀刻前的方块电阻值为15～40Ω/cm，湿法酸、碱性溶液蚀刻后的方块电阻值为4～20Ω/cm，经过酸、碱性蚀刻制绒后获得玻璃表面的掺铝氧化锌透明导电膜3厚度为350nm～3μm。

如果透明导电膜玻璃应用于建筑、家电、汽车用的电加热材料与屏蔽材料领域，在掺铝氧化锌透明导电膜3上进一步沉积一层氧化硅膜或氮化硅膜4。

上述透明导电膜玻璃采用离线法生产，无需在浮法生产线上沉积膜层，可采用任何玻璃作为玻璃基片，可提高玻璃原片的优化率，从而透过率较高，成本较低，生产效率较高。以磁控溅射方法沉积的掺铝氧化锌透明导电膜3有利于膜层均匀性的提高，掺铝氧化锌透明导电膜玻璃的方块电阻值低，可很好地使太阳光穿透，提高太阳能薄膜电池的光电转换率，在屏蔽材料上具有优越的屏蔽效果。掺铝氧化锌透明导电膜3进行制绒处理后，于表面形成的凹坑32可防止入射光发生二次反射，从而提高玻璃的雾度。

在目前新兴的产业中，具有成本低廉、无毒、热稳定性高的掺铝氧化锌透明导电膜玻璃将逐步取代氧化铟锡膜玻璃、掺氟二氧化锡膜玻璃材料，在透明导电体领域有着极好的应用优势与前景。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种透明导电膜玻璃，具有玻璃基片，其特征在于，在所述玻璃基片表面沉积有硅膜，在所述硅膜表面沉积有掺铝氧化锌透明导电膜，所述硅膜的厚度为30-150nm，所述掺铝氧化锌透明导电膜的厚度为300nm-3μm，所述硅膜中单质硅的质量百分比为97％-99.5％，铝的质量百分比为0.5％-3％，所述掺铝氧化锌透明导电膜中，氧化锌的质量百分比为95％-99.9％，铝的质量百分比为0.1％-5％。

2.如权利要求1所述的透明导电膜玻璃，其特征在于，所述掺铝氧化锌透明导电膜表面具有若干凹坑。

3.如权利要求1所述的透明导电膜玻璃，其特征在于，所述掺铝氧化锌透明导电膜表面进一步沉积有氧化硅膜或氮化硅膜。

4.一种透明导电膜玻璃的制造方法，包括以下步骤：

(1)对玻璃基片进行预处理；

(2)在所述玻璃基片上沉积一层硅膜，所述硅膜的厚度为30-150nm，所述硅膜中单质硅的质量百分比为97％-99.5％，铝的质量百分比为0.5％-3％；

(3)在所述硅膜上沉积一层掺铝氧化锌透明导电膜，所述掺铝氧化锌透明导电膜的厚度为300nm-3μm，所述掺铝氧化锌透明导电膜中，氧化锌的质量百分比为95％-99.9％，铝的质量百分比为0.1％-5％；

(4)选择性地对所述透明导电膜玻璃进行制绒处理，或者在所述掺铝氧化锌透明导电膜上进一步沉积一层氧化硅膜或氮化硅膜。

5.如权利要求4所述的透明导电膜玻璃的制造方法，其特征在于，在所述步骤(2)及步骤(3)中，分别通过磁控溅射方法沉积所述硅膜及掺铝氧化锌透明导电膜。

6.如权利要求5所述的透明导电膜玻璃的制造方法，其特征在于，所述步骤(2)及步骤(3)中采用立式或卧式的磁控溅射镀膜机进行制造，通过双孪生阴极的旋转靶或平面靶对玻璃基片的空气面进行溅射沉积，在电源功率30kW～60kW之间进行溅射，利用真空度保持在10³～10^-8之间进行溅射，将传送速度控制在0.3～3.0m/min之间，溅射前的玻璃基片在加热室内将玻璃基片温度加热到在200℃～400℃之间，控制真空室内释放工艺气体中氩气与氢气的比例，氩气流量控制在80～99.999％sccm之间，氢气流量控制在1～20％sccm之间。

7.如权利要求4所述的透明导电膜玻璃的制造方法，其特征在于，所述透明导电膜玻璃应用于太阳能薄膜电池领域，所述步骤(4)中，对所述透明导电膜玻璃采用连续式湿法蚀刻进行制绒处理，采用的酸、碱含量的重量比为0.5％-10％，连续式湿法蚀刻速度为0.3～3.0m/min。

8.如权利要求4所述的透明导电膜玻璃的制造方法，其特征在于，所述透明导电膜玻璃应用于建筑、家电、汽车用的电加热材料与屏蔽材料领域，所述步骤(4)中，在所述掺铝氧化锌透明导电膜上进一步沉积一层氧化硅膜或氮化硅膜。