CN107910094A - 透明导电膜与制备方法、溅射靶与透明导电性基板及太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种透明导电膜与制备方法、溅射靶与透明导电性基板及太阳能电池，利用高密度掺钛氧化锌靶材与磁控溅射工艺技术制作透明导电薄膜，该透明导电膜中锌原子所占份数为98 at%～99 at%，钛原子所占份数为1 at%～2 at%。本发明提供的透明导电膜具有优良的光电特性，电阻率低于1x10‑3Ω·cm，当透明导电膜厚度为1000nm时，在近红外光区(800‑1300 nm)平均透过率不低于80%，可广泛应用于太阳能电池、显示屏、触屏面板、发光二极管等领域。
Description
技术领域
本发明涉及透明导电薄膜技术领域，尤其涉及一种透明导电膜与制备方法、溅射靶与透明导电性基板及太阳能电池。
背景技术
氧化锌是一种宽禁带半导体，具有60毫电子伏特的高束缚能，其带隙宽度约为3.3电子伏特，对可见光具有高透过率，而且容易实现n型掺杂。氧化锌有很多种光电产品的应用，譬如：太阳能产品，发光二极管，蓝光激光二极管，平面显示器等。由于现代科技的发展对新能源的需求和应用越来越广泛，氧化物透明导电膜作为一种重要的光电子功能材料，广泛应用于太阳能电池、平板显示、热辐射反射镜等领域。以氧化锌为基体进行掺杂的氧化锌基透明导电膜已经成为当前的研究重点。常见的氧化锌基透明导电膜时常利用掺杂铝、镓、铟等元素来增进n型导电膜的导电率。如此的三价阳离子的掺杂可以达到好的电子导电率与高的可见光透过率。
（1）CN 103646972 B，应用整体厚度为1800nm氧化锌基透明导电膜，利用掺杂物质为B、Al、Ga 中的一种或几种做梯度掺杂和氢等离子体刻蚀工艺制备出的前电极氧化锌薄膜，700-2000nm近红外波段光学透过率高达77.7%，提升1.7%，该掺杂工艺大大提高膜层的陷光效果，改善了近红外光区域的光学透过率。
（2）CN 105565798 A，采用溅射方式镀制掺杂Ba2O3的氧化锌薄膜500nm，掺杂Ba2O3氧化锌薄膜於550nm波长处的透光率高于85%，电阻率平均大于10-1 Ωcm。
（3）CN 102719797 A制备具有上转换功能的氧化锌基透明导电薄膜，以ZnO为基体材料，在ZnO 基体材料中掺杂Al3+、Yb3+、Er3+、Tm3+元素中的一种、两种或两种以上，控制Zn与所掺杂元素的原子摩尔比为10：1~100：1。该透明导电薄膜的制备方法为：将ZnO与Al2O3、Yb2O3、Er2O3、Tm2O3中的一种、两种或两种以上进行配制并制备溅射用陶瓷靶材，控制Zn 与所掺杂金属离子的原子摩尔比为10：1～100：1，在溅射设备中溅射制得ZnO 基透明导电薄膜。ZnO 基透明导电薄膜在可见光区(400~900nm)的平均透过率在75%~98% 范围内，其电阻率在8.0×10-3~1.0×10-4 Ω•cm 范围内，可吸收800nm~1700nm 波长的近红外光并发出可见光。
（4）CN 101834009 B发明中涉及一种用铟掺杂氧化锌透明导电膜材料及其制备方法。该方法采用多靶共溅磁控溅射技术，采用氧化锌陶瓷靶和铟金属靶共溅的方法，在普通碱玻璃及石英玻璃衬底上制备出具有多晶结构的ZnO:In 透明导电膜。工艺条件为：氩气和氧气混合工作气体压强为0.2～2.0Pa，氧气与氩气体积比为0～0.2，氧化锌靶及铟靶溅射功率分别为50～200W 和5～40W，衬底温度为室温～ 500℃，偏压为0～-200V。制得的透明导电膜中铟原子数含量低至2％，具有很好的导电性能，在400～1100nm透过率大于90％。
（5）CN102534498A公开了一种掺镓氧化锌透明导电膜的制备方法，包括步骤：制备Ga2O3:ZnO 陶瓷靶材；对镀膜设备的腔体进行真空处理；调整磁控溅射镀膜工艺参数，进行镀膜处理。制备掺镓氧化锌透明导电膜，所用的靶材是单一Ga成份的靶材，通过调整磁控溅射镀膜工艺参数，制备出不同Ga含量的薄膜；本发明的掺镓氧化锌透明导电膜电阻率随着Ga 含量的增加，先降低后升高，在Ga 含量为4.6wt％时达到最低6.6×10-4 Ω•cm，且其可见光平均透过率大于85％。
上述已有技术存在如下不足之处：由于本征ZnO材料的电阻率较高，为了满足作为透明导电材料的要求，需要通过掺杂Al、Ga等元素来提高透明导电膜的导电能力，但是由于氧化锌基透明导电膜有近红外光(本文中尤指800-1300nm)的光吸收现象，此现象导致近红外光能量无法穿透导电膜，从而造成太阳能材料无法吸收转成电能。因此，为了提高太阳能电池的转换效率，需要提供一种既能够满足低电阻率要求、又具有高近红外光区平均透光率的透明导电膜。
发明内容
本发明要解决的技术问题之一是提供一种具有优良的光电性能的透明导电膜及其制备方法，既满足低电阻率的要求，又能够提升近红外光区平均透光率。
经由上述的前沿技术，本发明提出一种采用四价阳离子掺杂进入氧化锌基薄膜的技术。由于四价阳离子比三价阳离子多一个价电子，所以四价阳离子在取代氧化锌中的二价锌离子Zn2+时，可以提供两个电子来贡献于透明导电膜的导电率。优选地，使用掺杂二氧化钛的氧化锌基陶瓷靶材，采用溅射工艺在基板上制得透明导电膜。由于Ti4+是四价阳离子，并有68pm的离子半径，其相当接近于锌离子的74pm离子半径，因此，四价钛离子很容易把锌离子置换出来，且对主晶格的影响较小，非常适合于掺杂进入氧化锌基薄膜当中。
当一个杂质离子（如Ti4+）取代氧化锌晶格中的Zn2+离子后，对电子的散射几率与离子电荷数的平方成正比，对氧化锌晶体内部周期势场的影响半径与离子电荷数成正比。也即，掺杂二氧化钛的氧化锌（本文中亦简称为掺钛氧化锌）薄膜与掺杂氧化铝的氧化锌（本文中亦简称为掺铝氧化锌）薄膜相比，单个Ti4+离子对电子的散射几率为单个Al3+离子的16/9倍；在掺杂效应贡献相同的电子浓度下，Ti4+浓度仅为Al3+的1/2；故Ti4+离子对电子的总杂质离子散射几率仅为Al3+离子的8/9=0.88。故掺钛氧化锌的电子迁移率在同等或者相当（即，掺杂效应贡献等同的离子浓度）的条件下，高于掺铝氧化锌，进而可以提高近红外光波长的透过率。
为解决上述的技术问题，本发明提供一种透明导电膜，所述透明导电膜包含锌元素、氧元素，以及钛元素，所述透明导电膜中锌原子所占的份数为98 at%～99 at%，所述钛原子所占的份数为1 at%～2 at%。
进一步地，所述透明导电膜的电阻率为（0.4~1）╳10-3Ω•cm，当所述透明导电薄膜厚度为1000nm时，（800～1300）nm近红外光区平均透过率≥80%。
进一步地，所述透明导电膜的晶体结构为沿(002)取向的六方纤锌矿相结构，方块电阻为（4~10）Ω/□，载流子浓度为（4~9.3）×1020/cm3，迁移率为（43~57.6）cm2V-1S-1。
为解决该技术问题，本发明还提供了一种上述的透明导电膜的制备方法，所述透明导电膜是使用掺杂二氧化钛的氧化锌基陶瓷靶材，采用磁控溅射工艺在基板上沉积制得；其中，所述掺杂二氧化钛的氧化锌基陶瓷靶材，掺杂二氧化钛的范围为1 at%~2 at%。
进一步地，所述掺杂二氧化钛的氧化锌基陶瓷靶材的纯度不低于99.9％，相对密度不低于94%。
进一步地，所述掺杂二氧化钛的氧化锌基陶瓷靶材掺杂二氧化钛的范围为1.7at%，制得的所述透明导电膜的电阻率为4╳10-4 Ω•cm。
进一步地，采用磁控溅射工艺制备所述透明导电膜时的工艺参数如下：衬底温度150~250℃，工作气压1.5~3 mtorr，腔体底压 0.005 mtorr。
进一步地，所述掺杂二氧化钛的氧化锌基陶瓷靶材是采用凝胶注模成型（Gel-Casting）、冷等静压（Cold Isostatic Pressing，简称CIP）、热等静压（Hot IsostaticPressing，简称HIP）、或者热压烧结（Hot pressing，简称HP）工艺制得。
此外，本发明要解决的另一个技术问题是提供一种溅射靶，采用该溅射靶制备的透明导电膜，具有优良的光电性能，既满足低电阻率的要求，又能够提升近红外光区平均透光率。
为解决该技术问题，本发明提供了一种溅射靶，所述溅射靶为掺杂二氧化钛的氧化锌基陶瓷靶材，所述溅射靶中钛原子与(钛原子+锌原子之和)的原子比为1%~2%。
进一步地，所述氧化锌基陶瓷靶材掺杂二氧化钛的范围为1 at%~2 at%；所述溅射靶的纯度不低于99.9％，相对密度不低于94%。
进一步地，所述溅射靶是采用凝胶注模成型、冷等静压、热等静压、或者热压烧结工艺制得；所述溅射靶为平面靶或者旋转靶。
此外，本发明要解决的又一个技术问题是提供一种透明导电性基板，该透明导电性基板导电性能好，可见光透过率高，具有较高的近红外光的平均透光率。
本发明提供的透明导电性基板，在透明基板上镀有如前所述的透明导电膜；所述透明基板为柔性或刚性透明玻璃基板、或者为透明高分子基板，所述高分子基板包括聚酰胺类，聚酰亚胺薄膜(PI)，耐高温聚酯薄膜(PET)，聚四氟乙烯薄膜(PTFE)、聚偏氟乙烯薄膜(PVDF)，或聚丙烯薄膜(PP)。
此外，本发明要解决的再一个技术问题是提供一种太阳能电池，其透明上电极层采用上述的透明导电膜，改善了氧化锌基透明导电膜的近红外光吸收现象，因而能够提高太阳能电池的转换效率。
本发明提供的太阳能电池，包括透明上电极层，其中所述透明上电极层采用如前所述的透明导电膜。
进一步地，所述太阳能电池为硅锗太阳能电池、非晶硅太阳能电池、晶硅太阳能电池、铜铟镓硒太阳能电池、有机太阳能电池、染料敏化太阳能电池、或者钙钛矿太阳能电池。
附图说明
图1是本发明的不同厚度掺铝氧化锌薄膜与掺钛氧化锌薄膜的光透过率比较图。
图2是本发明的不同厚度掺铝氧化锌薄膜与掺钛氧化锌薄膜的带隙波长比较图。
图3是本发明的不同掺钛氧化锌薄膜的电阻率变化图。
具体实施方式
本发明提供的透明导电膜，包含锌、氧，以及钛元素，其中，锌所占原子份数为98at%～99 at%，钛所占原子份数为1 at%～2 at%。具体地，透明导电膜的电阻率为（0.4~1）╳10-3Ω·cm，所述透明导电薄膜厚度为1000nm时，（800～1300）nm近红外光区平均透过率≥80%。
结合图1所示的不同厚度掺铝氧化锌薄膜与掺钛氧化锌薄膜的光透过率比较图，以较具有实际参考意义的1000nm厚度为例，1000nm的掺钛氧化锌铝薄膜在(400~900nm)波长的可见光区域的平均透过率与900nm厚度和1000nm厚度的掺铝氧化锌薄膜相当甚至更高，在（800～1300）nm近红外光区域，1000nm的掺钛氧化锌铝薄膜的平均透过率明显优于掺铝氧化锌薄膜。需要说明的是，在1000nm厚度以上时，近红外光的平均透过率是下降的，因此，一般不会选用1000nm以上厚度，故1000nm以上的其他厚度薄膜的光学性能较无参考意义。
所述的透明导电膜是使用掺杂二氧化钛的氧化锌基陶瓷靶材，采用磁控溅射工艺在基板上沉积制得；其中，所述掺杂二氧化钛的氧化锌基陶瓷靶材，掺杂二氧化钛的范围为1 at%~2 at%。所形成的透明导电膜的晶体结构为沿(002)取向的六方纤锌矿相结构，方块电阻为（4~10）Ω/□，载流子浓度为（4~9.3）×1020/cm3，迁移率为（43~57.6）cm2V-1S-1。
结合图2所示的不同厚度掺铝氧化锌薄膜与掺钛氧化锌薄膜的带隙波长比较图，本发明的透明导电膜的带隙波长约为345nm，相较于对照组1与对照组2的掺铝氧化锌薄膜，带隙波长为352.5nm，本发明拥有较小的带隙波长，较高的带隙能量。
用于形成透明导电膜的溅射靶，是采用高密度掺钛氧化锌基靶材，纯度不低于99.9％，相对密度不低于94%。
结合图3所示的不同掺钛氧化锌薄膜的电阻率变化图，优选地，所述掺杂二氧化钛的氧化锌基陶瓷靶材掺杂二氧化钛的范围为1.7at%时，制得的所述透明导电膜的电阻率仅为4╳10-4 Ω·cm。
溅射靶的制备方法优选但不限于采用凝胶注模成型（Gel-casting）方法，也可以采用冷等静压、热等静压、或者热压烧结工艺等；溅射靶可以是平面靶，也可以是旋转靶，等等。
此外，本发明还提供一种透明导电性基板，在透明基板上镀有如前所述的透明导电膜；所述透明基板为柔性或刚性透明玻璃基板、或者为透明高分子基板，所述高分子基板包括聚酰胺类，聚酰亚胺薄膜(PI)，耐高温聚酯薄膜(PET)，聚四氟乙烯薄膜(PTFE)、聚偏氟乙烯薄膜(PVDF)，或聚丙烯薄膜(PP)。
进一步地，本发明还提供一种太阳能电池，所述太阳能电池为硅锗太阳能电池、非晶硅太阳能电池、铜铟镓硒太阳能电池、有机太阳能电池、染料敏化太阳能电池、或者钙钛矿太阳能电池，所述太阳能电池包含：上基板、透明上电极层、太阳能吸收层、下电极层、下基板。其中，所述透明上电极层采用上述的透明导电膜。
具体地，硅锗太阳能电池包含:上基板、透明上电极层、硅锗太阳能吸收层、下电极层，下基板。
非晶硅太阳能电池包含：上基板、透明上电极层、非晶硅太阳能吸收层、下电极层，下基板。
铜铟镓硒太阳能电池包含：上基板、透明上电极层、铜铟镓硒太阳能吸收层、下电极层，下基板。
有机太阳能电池包含：上基板、透明上电极层、有机太阳能吸收层、下电极层，下基板。
染料敏化太阳能电池包含：上基板、透明上电极层、染料敏化太阳能吸收层、下电极层，下基板。
钙钛矿太阳能电池包含：上基板、透明上电极层、钙钛矿太阳能吸收层、下电极层，下基板。
此外，所述的太阳能电池还可以是晶硅太阳能电池，所述晶硅太阳能电池包含：透明上电极层、晶硅太阳能吸收体、下电极层；其透明上电极层采用上述的透明导电膜。
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下将结合若干具体实施例对本发明作进一步阐述。
实施例1：溅射制备高近红外透过率的掺钛氧化锌基透明导电膜。
溅射用掺钛氧化锌陶瓷靶纯度为99.95%，靶材相对密度为94%。
将平面型靶材安装于真空腔室中，调整靶阴极与成膜基板方向为上下垂直方向，掺钛氧化锌靶材不动，成膜基板可旋转，使沉积薄膜均匀。
抽真空至真空腔室本体底真空度高于1.0×10-5 torr（托，气压单位），真空抽气过程维持30min，确保清除腔室中的水汽与空气。
以石英玻璃为衬底，衬底温度保持在200℃，往真空室内通入40 sccm 氩气和0.1-1 sccm（Standard Cubic Centimeter per Minute，标准毫升每分钟）氧气，调节真空腔室压力为3 mtorr，掺钛氧化锌靶对应的射频电源功率为200W，调节偏压为-100V，成膜基板样品转动速8转/分，在该条件下薄膜生长速率为～25nm/min。优选地，在正式沉积薄膜之前靶材先预溅射30min。
按照上述工艺条件制备厚度为～1000nm 的掺钛氧化锌透明导电膜。经元素分析测试，表明该掺钛氧化锌透明导电膜中钛原子与钛原子和锌原子之和的原子比[Ti/(Ti+Zn)] ≈ 1.5％，钛含量非常低，其晶体结构为沿(002) 取向的六方纤锌矿相结构，电阻率为4.2×10-4Ω•cm，方块电阻为4.2Ω/ □，载流子浓度为4×1020/cm3，迁移率为43 cm2V-1S-1，(800 ～ 1300nm)平均光透过率约为82％，表面粗糙度为3.2nm。
对照组1：溅射制备掺铝氧化锌基透明导电膜。
溅射用掺铝氧化锌陶瓷靶纯度为99.95％，靶材相对密度为99.3%。
将平面型靶材安装于真空腔室中，调整靶阴极与成膜基板方向为上下垂直方向，掺铝氧化锌靶材不动，成膜基板可旋转，使沉积薄膜均匀。抽真空至真空腔室本体底真空度高于1.0×10-5 torr，真空抽气过程维持30min。
以石英玻璃为衬底，衬底温度保持在200℃，往真空室内通入40 sccm 氩气和0.1-1 sccm 氧气，调节真空腔室压力为3 mtorr，掺钛氧化锌靶对应的射频电源功率为200W，调节偏压为-100V，成膜基板样品转动速8转/分，在该条件下薄膜生长速率为～ 23nm/min，在正式沉积薄膜之前，靶材先预溅射30min。
按照上述工艺条件制备厚度为～ 900nm的掺铝氧化锌透明导电膜。经元素分析测试表明该掺铝氧化锌透明导电膜中铝原子与铝原子和锌原子之和的原子比[Al/Al+Zn)]≈ 1.5％，其晶体结构为沿(002) 取向的六方纤锌矿相结构，电阻率为8.08×10-4Ω•cm，方块电阻为8.97Ω/ □，载流子浓度为2×1020/cm3，迁移率为12 cm2V-1S-1，(800 ～ 1300nm)平均透过率为～ 74％，透过率如图1所示，表面粗糙度为6.7nm。
对照组2：溅射制备掺铝氧化锌基透明导电膜。
溅射用掺铝氧化锌陶瓷靶纯度为99.95％，靶材相对密度为99.3%。
将平面型靶材安装于真空腔室中，调整靶阴极与成膜基板方向为上下垂直方向，掺铝氧化锌靶材不动，成膜基板可旋转，使沉积薄膜均匀。
抽真空至真空腔室本体底真空度高于1.0×10-5 torr，真空抽气过程维持30min。
以石英玻璃为衬底，衬底温度保持在200℃，往真空室内通入40 sccm 氩气和0.1-1 sccm 氧气，调节真空腔室压力为3 mtorr，掺钛氧化锌靶对应的射频电源功率为200W，调节偏压为-100V，成膜基板样品转动速8转/分，在该条件下薄膜生长速率为～ 23nm/min，在正式沉积薄膜之前靶材先预溅射30min。
按照上述工艺条件制备厚度为～ 1000nm 的掺铝氧化锌透明导电膜。经元素分析测试表明该掺铝氧化锌透明导电膜中铝原子与铝原子和锌原子之和的原子比[Al/Al+Zn)]≈ 1.5％，其晶体结构为沿(002) 取向的六方纤锌矿相结构，电阻率为6.85×10-4Ω•cm，方块电阻为6.85Ω/ □，载流子浓度为2×1020/cm3，迁移率为13 cm2V-1S-1，透过率如图1所示，(800～1300nm)平均透过率为～66.8％，表面粗糙度为7.3nm。
实施例2：溅射制备高近红外透过率的掺钛氧化锌基透明导电膜。
溅射用掺钛氧化锌陶瓷靶纯度为99.95％，靶材相对密度为94%。
将平面型靶材安装于真空腔室中，调整靶阴极与成膜基板方向为上下垂直方向，掺钛氧化锌靶材不动，成膜基板可旋转，使沉积薄膜均匀。抽真空至真空腔室本体底真空度高于1.0×10-5 torr，真空抽气过程维持30min，确保清除腔室中的水汽与空气。
以石英玻璃为衬底，衬底温度保持在200℃，往真空室内通入40 sccm 氩气和0.1-1 sccm 氧气，调节真空腔室压力为3 mtorr，掺钛氧化锌靶对应的射频电源功率为200W，调节偏压为-100V，成膜基板样品转动速8转/分，在该条件下薄膜生长速率为～ 25nm/min，在正式沉积薄膜之前靶材先预溅射30min。
按照上述工艺条件制备厚度为～ 1000nm 的掺钛氧化锌透明导电膜。经元素分析测试表明该掺钛氧化锌透明导电膜中钛原子与钛原子和锌原子之和的原子比[Ti/(Ti+Zn)] ≈ 1.7％，钛含量非常低，其晶体结构为沿(002) 取向的六方纤锌矿相结构，电阻率为4.0×10-4Ω•cm，方块电阻为4.0Ω/□，载流子浓度为4.3×1020/cm3，迁移率为57.6cm2V-1S-1，平均透过率为～ 83.7％ (800～1300nm)，表面粗糙度为2.9nm。
需要说明的是，尽管上述具体实施例中是以溅射方法为例对本发明的透明导电膜的制备方法进行阐述，但本领域技术人员应当知晓，透明导电膜同样可以采用凝胶、化学气相沉积（CVD）、蒸镀、原子层沉积（ALD）、分子束外延（MBE）等工艺进行制备。
综上所述，与现有技术相比，本发明至少具有如下特点的一种或多种：
1、高近红外波长(800-1300 nm)透过率：针对CN 103646972 B，CN 105565798 A，CN102719797A，CN 101834009 B，CN 102534498 A等在前技术，本发明拥有较高的近红外光(800-1300 nm)透过率，在1000nm 厚度的条件下可达80%以上的平均透过率。针对CN103646972B，其在可见光区光波长透过率明显低于本发明，例如在光波长550nm透过率本发明透过率超过90%。本发明有利于增进太阳能电池转换效率。
2、较小的带隙波长：针对CN 101834009 B，CN 102534498 A等在前技术，本发明拥有较小的带隙波长。在CN 101834009 B 中，带隙波长约为375 nm，在CN 102534498 A中，带隙波长约为360 nm。
3、较低的电阻率：在针对CN 103646972 B，CN 105565798 A，CN 102719797 A，CN101834009 B，CN 102534498 A等前技术，本发明拥有较低电阻率。
如图3所示，当不同掺钛含量时，有不同的电阻率变化。当掺杂二氧化钛1.7at%时，电阻率为4╳10-4Ω•cm。当电阻率低于1╳10-3 cm时，掺杂二氧化钛的范围为1-2 at%。掺杂量超过2 at%后，随掺杂量的增加，电阻率随之有递增的现象。本发明的低电阻率特性，有利于增进太阳能电池转换效率。
4、较低的掺杂材料成本：CN 103646972 B，掺杂B、掺杂Al、掺杂Ga。CN 105565798A，掺杂Ba2O3。CN 102719797 A，掺杂Yb3+、Er3+、Tm3+。CN 101834009 B，掺杂In。CN 102534498A，掺杂Ga等元素。相对于在前技术，本发明掺杂二氧化钛，二氧化钛为非稀土金属氧化物，价格便宜，因此，有利于降低太阳能电池的发电成本。
5、单一掺杂：CN 103646972 B，掺杂B、掺杂Al、掺杂Ga。CN 102719797 A，掺杂Yb3+、Er3+、Tm3+。相较于在前的多元素掺杂技术，本发明掺杂二氧化钛，制备工艺简单，可控性更好，有利于提升透明导电膜的性能，降低太阳能电池的发电成本。
6、单一靶材溅射：CN 101834009 B使用铟金属靶与氧化锌靶多靶共溅射技术，CN102534498 A使用镓金属靶与氧化锌靶多靶共溅射技术。本发明采用单一掺钛氧化锌靶材，使用单靶溅射技术，有利于简化溅射技术，减少设备投资，降低太阳能电池的发电成本。
以上实施例仅用于对本发明进行具体说明，其并不对本发明的保护范围起到任何限定作用，本发明的保护范围由权利要求确定。根据本领域的公知技术和本发明所公开的技术方案，可以推导或联想出许多变型方案，所有这些变型方案，也应认为是本发明的保护范围。
Claims (14)
1.一种透明导电膜，其特征在于，所述透明导电膜包含锌元素、氧元素，以及钛元素，所述透明导电膜中锌原子所占的份数为98 at%～99 at%，所述钛原子所占的份数为1 at%～2at%。
2.如权利要求1所述的透明导电膜，其特征在于，所述透明导电膜的电阻率为（0.4~1）╳10-3Ω·cm，当所述透明导电薄膜厚度为1000nm时，（800～1300）nm近红外光区平均透过率≥80%。
3.如权利要求2所述的透明导电膜，其特征在于，所述透明导电膜的晶体结构为沿(002)取向的六方纤锌矿相结构，方块电阻为（4~10）Ω/□，载流子浓度为（4~9.3）×1020/cm3，迁移率为（43~57.6）cm2V-1S-1。
4.一种如权利要求1、2或3之任一项所述的透明导电膜的制备方法，其特征在于，所述透明导电膜是使用掺杂二氧化钛的氧化锌基陶瓷靶材，采用磁控溅射工艺在基板上沉积制得；其中，所述掺杂二氧化钛的氧化锌基陶瓷靶材，掺杂二氧化钛的范围为1 at%~2 at%。
5.如权利要求4所述的透明导电膜的制备方法，其特征在于，所述掺杂二氧化钛的氧化锌基陶瓷靶材的纯度不低于99.9％，相对密度不低于94%。
6.如权利要求5所述的透明导电膜的制备方法，其特征在于，所述掺杂二氧化钛的氧化锌基陶瓷靶材掺杂二氧化钛的范围为1.7at%，制得的所述透明导电膜的电阻率为4╳10-4 Ω·cm。
7.如权利要求4、5或6之任一项所述的透明导电膜的制备方法，其特征在于，采用磁控溅射工艺制备所述透明导电膜时的工艺参数如下：衬底温度150~250℃，工作气压1.5~3mtorr，腔体底压0.005mtorr。
8.如权利要求4、5或6之任一项所述的透明导电膜的制备方法，其特征在于，所述掺杂二氧化钛的氧化锌基陶瓷靶材是采用凝胶注模成型、冷等静压、热等静压、或者热压烧结工艺制得。
9.一种溅射靶，其特征在于，所述溅射靶为掺杂二氧化钛的氧化锌基陶瓷靶材，所述溅射靶中钛原子与(钛原子+锌原子之和)的原子比为1%~2%。
10.根据权利要求9所述的溅射靶，其特征在于，所述氧化锌基陶瓷靶材掺杂二氧化钛的范围为1 at%~2 at%；所述溅射靶的纯度不低于99.9％，相对密度不低于94%。
11.根据权利要求9或10所述的溅射靶，其特征在于，所述溅射靶是采用凝胶注模成型、冷等静压、热等静压、或者热压烧结工艺制得；所述溅射靶为平面靶或者旋转靶。
12.一种透明导电性基板，其特征在于，在透明基板上镀有如权利要求1~3所述的透明导电膜；所述透明基板为柔性或刚性透明玻璃基板、或者为透明高分子基板，所述高分子基板包括聚酰胺类，聚酰亚胺薄膜，耐高温聚酯薄膜，聚四氟乙烯薄膜、聚偏氟乙烯薄膜，或聚丙烯薄膜。
13.一种太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池包括透明上电极层，其中所述透明上电极层采用如权利要求1~3所述的透明导电膜。
14.根据权利要求13所述的太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池为硅锗太阳能电池、非晶硅太阳能电池、晶硅太阳能电池、铜铟镓硒太阳能电池、有机太阳能电池、染料敏化太阳能电池、或者钙钛矿太阳能电池。
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