CN108640532A - 一种薄膜太阳能电池用陷光玻璃的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种薄膜太阳能电池用陷光玻璃的制备方法，包括以下步骤：S1、将玻璃基底浸入食人鱼溶液，清洁玻璃基底；S2、将玻璃基底置于磁控溅射腔室内，采用Ar离子束轰击玻璃基底表面进一步清洁玻璃基底；S3、采用Al掺杂浓度为0.5～1.5 wt%的AZO靶作为靶材，以射频直流耦合溅射工艺，溅射生长第一AZO薄膜；S4、采用Al掺杂浓度为1.5～2.5 wt%的AZO靶作为靶材，以射频直流耦合溅射工艺溅射生长第二AZO薄膜；S5、采用Ag靶材，以射频直流耦合溅射工艺溅射生长Ag薄膜；S6、采用Al掺杂浓度为2.5～3.5 wt%的AZO靶作为靶材，以射频直流耦合溅射工艺溅射生长第三AZO薄膜；本方法能提高陷光玻璃的雾度及电学性能，获得透过率高且具有陷光功能的AZO透明导电玻璃。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃制造领域，具体是一种薄膜太阳能电池用陷光玻璃的制备方法。
背景技术
近年来，氧化锌(ZnO)基的透明导电薄膜吸引了很多的注意力。典型的用途包括，柔性电子产品、硅基薄膜太阳能电池、平板显示等。提高ZnO导电性的掺杂元素有许多，但掺铝的是最有前途的之一。
AZO薄膜是一种透明导电薄膜，在适当的掺杂浓度下，表现出良好的透明导电特性，但目前仅仅采用一种掺杂浓度的靶材来制备得到的AZO单层膜，并且需要加热才能制备出较好光电性能的AZO薄膜，影响薄膜的性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种薄膜太阳能电池用陷光玻璃的制备方法，该方法能够提高薄膜太阳能电池用陷光玻璃的雾度及电学性能，获得透过率高且具有陷光功能的AZO透明导电玻璃。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种薄膜太阳能电池用陷光玻璃的制备方法，包括以下步骤：
S1、将玻璃基底浸入食人鱼溶液，清洁玻璃基底，同时使玻璃基底表面羟基化；
S2、将玻璃基底置于磁控溅射腔室内，采用Ar离子束轰击玻璃基底表面进一步清洁玻璃基底；
S3、采用Al掺杂浓度为0.5～1.5 wt %的AZO靶作为靶材，以射频直流耦合溅射工艺，在玻璃基底表面溅射生长第一AZO薄膜；
S4、采用Al掺杂浓度为1.5～2.5 wt %的AZO靶作为靶材，以射频直流耦合溅射工艺，在第一AZO薄膜表面溅射生长第二AZO薄膜；
S5、采用Ag靶材，以射频直流耦合溅射工艺，在第二AZO薄膜表面溅射生长Ag薄膜；
S6、采用Al掺杂浓度为2.5～3.5 wt %的AZO靶作为靶材，以射频直流耦合溅射工艺，Ag薄膜表面溅射生长第三AZO薄膜。
进一步的，所述步骤S3直流溅射功率20～40W，射频溅射功率160～200W, 工作压强0.3Pa。
进一步的，所述步骤S3第一AZO薄膜的厚度为100～130nm。
进一步的，所述步骤S4直流溅射功率20～40W，射频溅射功率180～220W, 工作压强0.3Pa。
进一步的，所述步骤S4第二AZO薄膜的厚度为100～130nm。
进一步的，所述步骤S5直流溅射功率20W，射频溅射功率120W, 工作压强0.5Pa。
进一步的，所述步骤S5中Ag薄膜的厚度为20nm。
进一步的，所述步骤S6直流溅射功率20～40W，射频溅射功率200～240W, 工作压强0.3Pa。
进一步的，所述步骤S6第三AZO薄膜的厚度为400～450nm。
本发明的有益效果是：
一、将玻璃基底表面高度清洁、羟基化、有较好的亲水性以及较高活性，使薄膜与玻璃基底有较好的附着力和结合力。
二、AZO是一种亚稳态材料，化学配比的要求比较严格，Al原子有效地取代晶格中Zn可以表示为：Al2O3+ 2Zn2+→2Al3+ + 2ZnO+ 1/2O2+ 2e，即ZnO晶格中每有一个Zn被Al取代，就可以提供一个自由电子；进入晶格取代Zn的Al越多，提供的电子数也就越多，薄膜导电性越好；逐渐增加Al掺杂浓度，使得电子数增多；同时，低浓度的Al掺杂，得到薄膜晶粒较大，逐渐增加Al掺杂浓度，组成薄膜的晶粒逐渐减小，下层可以提供驱动力帮助上层小晶粒依托大晶粒生长，适中的势垒动力使薄膜逐渐生成大晶粒，得到的硅基薄膜太阳能电池用陷光玻璃结晶质量好，表面具有一定起伏，可起到陷光作用。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
图1是本发明的示意图；
图2是本发明实施例二陷光玻璃的表面形貌图。
具体实施方式
实施例一
如图1所示，本发明提供一种薄膜太阳能电池用陷光玻璃的制备方法，包括以下步骤：
S1、将玻璃基底1浸入食人鱼溶液，食人鱼溶液为70%浓硫酸和30%过氧化氢的混合溶液，清洁玻璃基底，去除玻璃基底表面杂质，同时将玻璃基底表面羟基化，提高其亲水性，使后序薄膜的溅镀有更好的结合力、附着力；
S2、将玻璃基底1置于磁控溅射腔室内，采用Ar离子束轰击玻璃基底1表面进一步清洁玻璃基底，增强玻璃基底表面亲水性并激发玻璃基底表面活性；
S3、采用Al掺杂浓度为0.5 wt %的AZO靶作为靶材，以射频直流耦合溅射工艺，工作气体Ar气30sccm，直流溅射功率20～40W，射频溅射功率160～200W, 工作压强0.3Pa，在玻璃基底1表面溅射生长第一AZO薄膜2，第一AZO薄膜2的厚度为100nm；
S4、采用Al掺杂浓度为1.5 wt %的AZO靶作为靶材，以射频直流耦合溅射工艺，直流溅射功率20～40W，射频溅射功率180～220W, 工作压强0.3Pa，在第一AZO薄膜2表面溅射生长第二AZO薄膜3，第二AZO薄膜3的厚度为100nm；
S5、采用Ag靶材，以射频直流耦合溅射工艺，直流溅射功率20W，射频溅射功率120W, 工作压强0.5Pa，在第二AZO薄膜3表面溅射生长Ag薄膜4，Ag薄膜4的厚度为20nm；
S6、采用Al掺杂浓度为2.5 wt %的AZO靶作为靶材，以射频直流耦合溅射工艺，直流溅射功率20～40W，射频溅射功率200～240W, 工作压强0.3Pa ，在Ag薄膜4表面溅射生长第三AZO薄膜5，第三AZO薄膜的厚度为400nm。
对上述步骤得到的薄膜太阳能电池用陷光玻璃进行XRD测试，XRD图谱表明AZO薄膜在2θ=34.4°出现衍射峰，对应六角纤锌矿ZnO结构（002）衍射峰；电阻率为6.9*10-4 Ωcm，透过率为83.8%，雾度为14.6%。
实施例二
如图1所示，本发明提供一种薄膜太阳能电池用陷光玻璃的制备方法，包括以下步骤：
S1、将玻璃基底1浸入食人鱼溶液，食人鱼溶液为70%浓硫酸和30%过氧化氢的混合溶液，清洁玻璃基底，去除玻璃基底表面杂质，同时将玻璃基底表面羟基化，提高其亲水性，使后序薄膜的溅镀有更好的结合力、附着力；
S2、将玻璃基底1置于磁控溅射腔室内，采用Ar离子束轰击玻璃基底1表面进一步清洁玻璃基底，增强玻璃基底表面亲水性并激发玻璃基底表面活性；
S3、采用Al掺杂浓度为1.0 wt %的AZO靶作为靶材，以射频直流耦合溅射工艺，工作气体Ar气30sccm，直流溅射功率20～40W，射频溅射功率160～200W, 工作压强0.3Pa，在玻璃基底1表面溅射生长第一AZO薄膜2，第一AZO薄膜2的厚度为110nm；
S4、采用Al掺杂浓度为2.0 wt %的AZO靶作为靶材，以射频直流耦合溅射工艺，直流溅射功率20～40W，射频溅射功率180～220W, 工作压强0.3Pa，在第一AZO薄膜2表面溅射生长第二AZO薄膜3，第二AZO薄膜3的厚度为110nm；
S5、采用Ag靶材，以射频直流耦合溅射工艺，直流溅射功率20W，射频溅射功率120W, 工作压强0.5Pa，在第二AZO薄膜3表面溅射生长Ag薄膜4，Ag薄膜4的厚度为20nm；
S6、采用Al掺杂浓度为3.0 wt %的AZO靶作为靶材，以射频直流耦合溅射工艺，直流溅射功率20～40W，射频溅射功率200～240W, 工作压强0.3Pa ，在Ag薄膜4表面溅射生长第三AZO薄膜5，第三AZO薄膜的厚度为420nm。
对上述步骤得到的薄膜太阳能电池用陷光玻璃进行XRD测试，XRD图谱表明AZO薄膜在2θ=34.4°出现衍射峰，对应六角纤锌矿ZnO结构（002）衍射峰，有强烈的(002)择优取向。电阻率为3.2*10-4Ωcm，透过率为85.6%，雾度为19.8%；图2为本实施例陷光玻璃的表面形貌图，由该形貌图可见陷光玻璃的表面具有绒面结构。
实施例三
如图1所示，本发明提供一种薄膜太阳能电池用陷光玻璃的制备方法，包括以下步骤：
S1、将玻璃基底1浸入食人鱼溶液，食人鱼溶液为70%浓硫酸和30%过氧化氢的混合溶液，清洁玻璃基底，去除玻璃基底表面杂质，同时将玻璃基底表面羟基化，提高其亲水性，使后序薄膜的溅镀有更好的结合力、附着力；
S2、将玻璃基底1置于磁控溅射腔室内，采用Ar离子束轰击玻璃基底1表面进一步清洁玻璃基底，增强玻璃基底表面亲水性并激发玻璃基底表面活性；
S3、采用Al掺杂浓度为1.5 wt %的AZO靶作为靶材，以射频直流耦合溅射工艺，工作气体Ar气30sccm，直流溅射功率20～40W，射频溅射功率160～200W, 工作压强0.3Pa，在玻璃基底1表面溅射生长第一AZO薄膜2，第一AZO薄膜2的厚度为130nm；
S4、采用Al掺杂浓度为2.5 wt %的AZO靶作为靶材，以射频直流耦合溅射工艺，直流溅射功率20～40W，射频溅射功率180～220W, 工作压强0.3Pa，在第一AZO薄膜2表面溅射生长第二AZO薄膜3，第二AZO薄膜3的厚度为130nm；
S5、采用Ag靶材，以射频直流耦合溅射工艺，直流溅射功率20W，射频溅射功率120W, 工作压强0.5Pa，在第二AZO薄膜3表面溅射生长Ag薄膜4，Ag薄膜4的厚度为20nm；
S6、采用Al掺杂浓度为3.5 wt %的AZO靶作为靶材，以射频直流耦合溅射工艺，直流溅射功率20～40W，射频溅射功率200～240W, 工作压强0.3Pa ，在Ag薄膜4表面溅射生长第三AZO薄膜5，第三AZO薄膜的厚度为450nm。
对上述步骤得到的薄膜太阳能电池用陷光玻璃进行XRD测试，XRD图谱表明AZO薄膜在2θ=34.4°出现衍射峰，对应六角纤锌矿ZnO结构（002）衍射峰，但其衍射峰强度低于实例二中的样品。电阻率为5.4*10-4 Ω cm，透过率为85.9%，雾度为16.2%。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (9)
1.一种薄膜太阳能电池用陷光玻璃的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将玻璃基底浸入食人鱼溶液，清洁玻璃基底，同时使玻璃基底表面羟基化；
S2、将玻璃基底置于磁控溅射腔室内，采用Ar离子束轰击玻璃基底表面进一步清洁玻璃基底；
S3、采用Al掺杂浓度为0.5～1.5 wt %的AZO靶作为靶材，以射频直流耦合溅射工艺，在玻璃基底表面溅射生长第一AZO薄膜；
S4、采用Al掺杂浓度为1.5～2.5 wt %的AZO靶作为靶材，以射频直流耦合溅射工艺，在第一AZO薄膜表面溅射生长第二AZO薄膜；
S5、采用Ag靶材，以射频直流耦合溅射工艺，在第二AZO薄膜表面溅射生长Ag薄膜；
S6、采用Al掺杂浓度为2.5～3.5 wt %的AZO靶作为靶材，以射频直流耦合溅射工艺，Ag薄膜表面溅射生长第三AZO薄膜。
2.根据权利要求1所述的一种薄膜太阳能电池用陷光玻璃的制备方法，其特征在于，所述步骤S3直流溅射功率20～40W，射频溅射功率160～200W, 工作压强0.3Pa。
3.根据权利要求1所述的一种薄膜太阳能电池用陷光玻璃的制备方法，其特征在于，所述步骤S3第一AZO薄膜的厚度为100～130nm。
4.根据权利要求1所述的一种薄膜太阳能电池用陷光玻璃的制备方法，其特征在于，所述步骤S4直流溅射功率20～40W，射频溅射功率180～220W, 工作压强0.3Pa。
5.根据权利要求1所述的一种薄膜太阳能电池用陷光玻璃的制备方法，其特征在于，所述步骤S4第二AZO薄膜的厚度为100～130nm。
6.根据权利要求1所述的一种薄膜太阳能电池用陷光玻璃的制备方法，其特征在于，所述步骤S5直流溅射功率20W，射频溅射功率120W, 工作压强0.5Pa。
7.根据权利要求1所述的一种薄膜太阳能电池用陷光玻璃的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中Ag薄膜的厚度为20nm。
8.根据权利要求1所述的一种薄膜太阳能电池用陷光玻璃的制备方法，其特征在于，所述步骤S6直流溅射功率20～40W，射频溅射功率200～240W, 工作压强0.3Pa。
9.根据权利要求1所述的一种薄膜太阳能电池用陷光玻璃的制备方法，其特征在于，所述步骤S6第三AZO薄膜的厚度为400～450nm。
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| CN111676459A (zh) * | 2020-06-23 | 2020-09-18 | 中建材蚌埠玻璃工业设计研究院有限公司 | 一种多彩的bipv薄膜太阳能电池的制备方法 |
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- 2018-06-04 CN CN201810560496.6A patent/CN108640532A/zh active Pending
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