CN109346556B - 一种光学粗糙且电学平坦型透明导电衬底的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本公开提供一种光学粗糙且电学平坦型透明导电衬底的制备方法，包括：步骤A：在玻璃衬底上生长金属氧化物薄膜，制成主模；步骤B：将步骤A所生长的金属氧化物薄膜的表面形貌转移到聚二甲基硅氧烷模板的表面；步骤C：将步骤B所制成的聚二甲基硅氧烷模板上带有金属氧化物薄膜表面形貌的图案转移到玻璃衬底上，制成图案化玻璃衬底；步骤D：在步骤C后得到的图案化玻璃衬底的表面制备透明导电薄膜；以及步骤E：对步骤D所完成覆有导电薄膜的玻璃衬底进行热处理，完成衬底的制备；所述透明导电衬底具有29.5Ω/sq的薄膜电阻、高于85％的可见光透过率、平坦的表面和光散射功能，同时降低薄膜太阳电池的非辐射复合损耗和光学损耗而提高电池的光电转化效率。
Description
技术领域
本公开涉及光电子领域，尤其涉及一种光学粗糙且电学平坦型透明导电衬底的制备方法，所述透明导电衬底可应用于薄膜太阳能电池、光探测器、有机光电二极管等光电子器件。
背景技术
作为第二代光伏发电技术的薄膜太阳能电池是第一代晶硅太阳能电池的有力竞争者。薄膜太阳能电池具有轻的重量，可加工成柔性组件和大面积的发电面板和多彩的外表等优势。这些特点有助于降低光伏组件的安装成本和拓展薄膜太阳能电池的应用范围。但是，薄膜太阳能电池的缺点是短路电流密度比较小。这是由于它们的光吸收层厚度通常只具有几百纳米，导致入射光一次通过时无法被充分吸收，由于美观(推广光伏建筑一体化)、提高稳定性(减弱非晶硅的Staebler–Wronski效应)和保护生态(减少大面积的太阳能发电站对光伏面板下生物的影响)等方面的日趋强烈的需求，薄膜太阳能电池的光吸收层厚度通常不能大于300nm。因此，提高薄膜太阳能电池的光吸收成为一个非常重要的课题。
光路管理是一种被广泛利用的增加薄膜太阳能电池光吸收的策略。背反射层或接触、织构化或粗糙化的表面、介质光栅、光子晶体和等离子激元纳米颗粒等各种各样的结构被提出用来控制光路和增强电池内的陷光效应。这些结构大部分都是通过形成粗糙的表面或界面产生对入射光的散射，使其偏离垂直入射方向而增加在吸收层内光路径，增加其被吸收的概率。但是，这种形成的粗糙的表面同时会影响光吸收层的生长。研究表明在相邻的两个尖锐的凸起的中间位置会形成微裂纹缺陷。这些缺陷会增加电池内部的非辐射复合损耗，导致开路电压和填充因子的下降。这些结构是光学粗糙(optically-rough，OR)且电学粗糙的。它们是以损失器件电学性能为代价来提高电池的光吸收，即采用传统的结构不能实现同时减小非辐射复合损耗和光学损耗，难以进一步提高薄膜太阳能电池的效率，对薄膜太阳能电池的效率提升设置了一个瓶颈。
光学粗糙且电学平坦型透明导电衬底有望突破这种效率提升的瓶颈。目前国际上已开发出的光学粗糙且电学平坦型透明导电衬底主要有三种，分别是日本大阪大学Y.Sobajima等人提出的Type-T型衬底、瑞士洛桑联邦理工学院K.等人提出的flat light-scattering衬底和日本AIST研究所H.Sai等人提出的FLiSS衬底。这些光学粗糙且电学平坦型透明导电衬底仅仅是作为背散射电极应用于Substrate型薄膜太阳能电池。
公开内容
(一)要解决的技术问题
综上所述，现有的增加薄膜太阳能电池内光吸收的技术，在形成粗糙的表面同时会影响光吸收层材料的生长，增加电池内部的非辐射复合损耗，导致开路电压和填充因子的下降，不能实现同时减小非辐射复合损耗和光学损耗，难以进一步提高薄膜太阳能电池的效率等技术问题。
(二)技术方案
本公开提供一种新颖的光学粗糙且电学平坦型透明导电衬底的制备方法，包括：步骤A：在玻璃衬底上生长金属氧化物薄膜，制成主模；步骤B：将步骤A所生长的金属氧化物薄膜的表面形貌转移到聚二甲基硅氧烷模板的表面；步骤C：将步骤B所制成的聚二甲基硅氧烷模板上带有金属氧化物薄膜表面形貌的图案转移到玻璃衬底上，制成图案化的玻璃衬底；步骤D：在步骤C后得到的图案化的玻璃衬底的表面制备透明导电薄膜；以及步骤E：对步骤D所完成覆有导电薄膜的玻璃衬底进行热处理，完成光学粗糙且电学平坦型透明导电衬底的制备。
在本公开实施例中，所述步骤C包括：步骤C1：取氢倍半硅氧烷溶液涂覆在玻璃衬底上；步骤C2：等待预定时间让步骤C1中所涂覆的氢倍半硅氧烷溶液发生轻微固化；步骤C3：将所述步骤B所制成的聚二甲基硅氧烷模板带有图案面向下，缓慢均匀地压到步骤C2制备好的涂覆有氢倍半硅氧烷溶液的玻璃衬底的表面；步骤C4：对压到玻璃衬底表面的聚二甲基硅氧烷模板施加4.3kPa的压力，保持预定时间；步骤C5：步骤C4完成后将聚二甲基硅氧烷缓慢取下完成脱模；步骤C6：对步骤C5脱模后的玻璃衬底干燥处理；以及步骤C7：对步骤C6干燥处理后的玻璃衬底进行热处理，制成图案化的玻璃衬底。
在本公开实施例中，步骤E中所述热处理包括：E1：氮气气氛热处理；以及E2：氮气与氢气合成气体气氛热处理。
在本公开实施例中，步骤A中所述的金属氧化物薄膜包括：ZnO薄膜或SnO2薄膜。
在本公开实施例中，步骤D中所述透明导电薄膜包括：铝掺杂氧化锌薄膜、铝掺杂氧化锌镁薄膜或锡掺杂氧化铟薄膜。
在本公开实施例中，步骤C6所述的干燥处理为将衬底依次放在三个预先分别设定有80℃、150℃、200℃的电热板上面各干燥一分钟。
在本公开实施例中，步骤C7所述的热处理为：将步骤C6干燥处理后的玻璃衬底放入一石英管式炉内在氮气气氛下650℃保持30min。
在本公开实施例中，步骤E2中所述氮气与氢气合成气体中氮气占比97％，氢气占比3％。
在本公开实施例中，步骤B中所述金属氧化物薄膜的表面形貌为无规则排列的类金字塔形状的粗糙形貌，其均方根表面粗糙度高于90nm；在400-1000nm的波长范围内具有大于50％的光学雾度。
在本公开实施例中，所制备的光学粗糙且电学平坦型透明导电衬底作为透明电极应用于薄膜太阳能电池，所述薄膜太阳能电池包括：非晶硅单结薄膜太阳能电池、钙钛矿薄膜太阳能电池或有机薄膜太阳能电池。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本公开一种光学粗糙且电学平坦型透明导电衬底的制备方法至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：
(1)所制备的透明导电衬底在增加薄膜太阳能电池内的光吸收的同时不影响吸收层材料的生长；
(2)所制备的透明导电衬底一方面利用玻璃与Al掺杂ZnO(ZnO:Al)之间的类金字塔形貌的衍射行为增强光吸收，另一方面利用ZnO:Al平坦的表面进行高质量的材料生长，可同时降低薄膜太阳能电池的非辐射复合损耗和光学损耗，进一步提高薄膜太阳能电池的光电转化效率；
(3)所制备的透明导电衬底具有在电池前端和后端都能形成粗糙的界面的独特优势，可实现更强的陷光效应；
(4)所制备的透明导电衬底不仅可以应用于非晶硅、钙钛矿或有机等薄膜太阳能电池，还可以应用于光探测器和有机光电二极管等光电子器件领域。
附图说明
图1为本公开实施例光学粗糙且电学平坦型透明导电(OR-EF)衬底的制备方法流程图。
图2为本公开实施例MOCVD法生长的ZnO薄膜的表面形貌图片及光学雾度曲线图。
图3为本公开实施例纳米压印图案化玻璃衬底的表面SEM图片。
图4为本公开实施例OR-EF衬底的横截面SEM图片。
图5为本公开实施例主模(x轴上“1”)、PDMS模板(x轴上“2”)、图案化玻璃衬底(x轴上“3”)和OR-EF衬底(x轴上“4”)的表面粗糙度变化趋势示意图。
图6为本公开实施例EF衬底和OR-EF衬底的X-ray衍射谱图。
图7为本公开实施例EF衬底和OR-EF衬底的紫外-可见-近红外的透过率曲线图。
图8为本公开实施图案化玻璃衬底、EF衬底和OR-EF衬底的光学雾度曲线图。
图9为本公开实施例采用EF和OR-EF衬底作为阳电极制作的非晶硅单结薄膜太阳能电池的电流密度-电压曲线图。
图10为本公开实施例采用EF和OR-EF衬底作为阳电极制作的非晶硅单结薄膜太阳能电池的外部量子效率曲线图。
具体实施方式
光学粗糙且电学平坦(optically-rough and electrically-flat,OR-EF)型透明导电衬底(以下简称为OR-EF衬底)，与传统的透明导电衬底相比，将光吸收层生长界面和光散射界面分离，利用透明导电薄膜平坦的表面形成高质量的光吸收层，而利用在透明导电氧化物薄膜和粗糙化的衬底之间的界面形成强的光散射来增强“陷光”效应，因此，OR-EF衬底为实现同时减小非辐射复合损耗和光学损耗提供了可能性。本公开实施例中提供一种新颖的OR-EF衬底。该衬底由具有类金字塔形状表面形貌的玻璃衬底和在其上面形成的表面平坦的ZnO:Al透明导电薄膜所构成。玻璃衬底上的类金字塔形状表面形貌是采用室温纳米压印技术从由化学气相沉积法制备的ZnO薄膜的表面复制转移形成的。ZnO:Al透明导电薄膜是由溶胶-凝胶法工艺制备而成。通过将材料生长界面和光散射界面分离，该衬底具有平坦的材料生长面和强的光散射特点。
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
在本公开实施例中，图1为OR-EF衬底的制备方法流程图，如图1所示，所述的衬底的制备方法，包括如下步骤：
步骤A：在玻璃衬底上生长金属氧化物薄膜，制成主模(Master mold)；
采用气相沉积方法在玻璃衬底上生长非有意掺杂的金属氧化物薄膜；所述气相沉积方法包括：金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法和低压化学气相沉积(LPCVD)方法；所述金属氧化物薄膜包括：ZnO薄膜、SnO2薄膜。
在本公开实施例中，所述气相沉积方法为MOCVD方法，所述的金属氧化物薄膜为ZnO薄膜，其制备参数如表1所示，采用二乙基锌(DEZn)和超纯水(H2O)作为原料；装有二乙基锌和超纯水的原料罐的水浴温度分别为20℃和40℃；使用氮气作为载气，通过二乙基锌和超纯水原料罐并最终流入到生长腔室的载气的流速分别为100sccm和70sccm，在3.0torr的腔室气压和155℃的温度条件下生长80min获得厚度约为4μm的ZnO薄膜。
表1 MOCVD方法生长ZnO薄膜的参数
步骤B：将步骤A所生长的金属氧化物薄膜的表面形貌转移到聚二甲基硅氧烷(PDMS)模板的表面；
制备PDMS模板，然后将步骤A所制备的金属氧化物薄膜的表面形貌转移到PDMS模板的表面，形成带有所述金属氧化物薄膜表面形貌图案的PDMS模板，所述PDMS模板的尺寸为4.5cm×4.5cm。
步骤C：将步骤B所制成的PDMS模板上带有金属氧化物薄膜表面形貌的图案转移到玻璃衬底上，制成图案化的玻璃衬底；包括如下子步骤：
步骤C1：在室温条件下，使用滴管吸取少量氢倍半硅氧烷(hydrogensilsequioxane，HSQ)溶液涂覆在玻璃衬底上；
步骤C2：等待预定时间让步骤C1中所涂覆的HSQ溶液发生轻微固化；
所述预定时间为15±1分钟；
步骤C3：将步骤B所制成的PDMS模板带有图案面向下，缓慢均匀地压到步骤C2制备好的涂覆有HSQ溶液的玻璃衬底的表面；
步骤C4：施加4.3kPa的压力，保持预定时间；
所述预定时间为5±0.5分钟；
步骤C5：步骤C4完成后将聚二甲基硅氧烷取下完成脱模；
步骤C6：对步骤C5脱模后的玻璃衬底干燥处理；
将衬底依次放在三个预先分别设定有80℃、150℃、200℃的电热板上面干燥一分钟；以及
步骤C7：对步骤C6干燥处理后的玻璃衬底进行热处理，制成图案化的玻璃衬底。
所述热处理即将衬底放入一石英管式炉内在氮气气氛下650℃保持30min。
步骤D：在步骤C后得到的图案化的玻璃衬底的表面制备透明导电薄膜；
在本公开实施例中，采用溶胶-凝胶法在步骤C后得到的图案化的玻璃衬底的表面制备透明导电薄膜，所述透明导电薄膜包括：铝掺杂氧化锌(ZnO:Al)、铝掺杂氧化锌镁(Zn1-xMgxO:Al)、锡掺杂氧化铟(In2O3:Sn)。在本公开实施例中，所述透明导电薄膜为ZnO:Al薄膜。
步骤E：对步骤D所完成覆有导电薄膜的玻璃衬底进行热处理；包括：
E1：氮气气氛热处理：
将步骤D中加工完成的玻璃衬底放入一个红外线灯加热炉腔内，以0.8～1L/min的流速向加热炉内导入氮气(N2)，使玻璃衬底表面的导电薄膜在650℃的加热炉中保温2h，然后随炉自然冷却低于100℃；
E2：合成气体气氛(97％N2+3％H2)热处理：
在子步骤E1热处理后的铝掺杂氧化锌薄膜上盖上一个面积比样品略大的玻璃片，将氮气从加热炉中导出后，以0.8～1L/min的流速导入合成气体(97％N2+3％H2)，使导电薄膜在500℃的加热炉中保温5min，然后随炉自然冷却低于100℃。
所述热处理完成后，衬底的导电性能被提升，完成了OR-EF衬底的制备。
在本公开实施例中，图2为MOCVD法生长的ZnO薄膜表面形貌图片及光学雾度曲线图，其中(a)为ZnO薄膜表面的SEM图片；(b)为ZnO薄膜表面形貌示意图；(c)为ZnO薄膜的光学雾度(haze ratio)曲线图；由其表面形态可见该薄膜具有无规则排列的类金字塔形状的粗糙形貌，通过使用Gwyddion软件计算，可得出其均方根表面粗糙度(σrms)达93nm，表明表面很粗糙；如(c)所示，该薄膜在400-1000nm的波长范围内具有大于50％的光学雾度，表现出非常强的光散射能力。
在本公开实施例中，图3为所述步骤C所制成的图案化的玻璃衬底的表面SEM图片；可见图3与图2(a)有非常相似的类金字塔形状的形貌。这表明图2(a)所示的ZnO表面的粗糙形貌被成功转移到玻璃衬底表面。
在本公开实施例中，图4为制备完成的OR-EF衬底的横截面SEM图片；如图4所示，OR-EF衬底具有自然形成的非常平坦的表面，通过原子力显微镜测量其σrms约为11nm，同时，在ZnO:Al薄膜和玻璃衬底之间形成了类金字塔形状的粗糙形貌。经测量，ZnO:Al薄膜的厚度约为500nm。经四探针薄膜电阻测试，该种OR-EF衬底的薄膜电阻达29.5Ω/sq。
在本公开实施例中，图5为主模、PDMS模板、图案化玻璃衬底和OR-EF衬底4种样品的表面粗糙度变化趋势示意图，x轴上1-4分别对应主模、PDMS模板、图案化玻璃衬底和OR-EF衬底，其中Ra表示算数平均值粗糙度，θ表示图2(a)和图3中类金字塔形状的表面法线与衬底的垂直方向的夹角的平均值。如图5所示，图案化的玻璃衬底与主模相比，具有非常接近的表面粗糙度值，但是基本单元面的倾斜角有所降低。这反应类金字塔形状有点收缩变化。这可能是步骤E中热处理过程所引起的。
在本公开中，为了说明OR-EF衬底的优势，将其与EF衬底进行比较，所述EF衬底指的是在平坦的玻璃衬底上直接制备ZnO:Al透明导电薄膜所形成的衬底，在本公开实施例中，图6为EF衬底和OR-EF衬底的X-ray衍射谱图。如图6所示，OR-EF衬底呈现出与EF衬底非常相似的X-ray衍射谱，这表明采用溶胶-凝胶法在表面粗糙的衬底上面制备ZnO:Al透明导电薄膜不会影响薄膜的结晶质量，并且，两者都呈现出明显的(002)方向的择优取向。
在本公开实施例中，图7为EF衬底和OR-EF衬底的紫外-可见-近红外的透射率曲线图。如图7所示，EF衬底和OR-EF衬底在400-1500nm波长范围内都呈现出高于85％的透过率；EF衬底的透射光谱随着波长的增加呈现出波浪状的形状，这是由不同位相多光束间的法布里-珀罗(Fabry–Pérot)干涉效应引起的。EF衬底的平坦的表面导致在出射端形成很多方向相同但位相不同的光线。相比之下，OR-EF衬底呈现出比较平缓的透过率曲线，这表明图案化衬底和ZnO:Al之间的粗糙形貌减弱了多光束间的法布里-珀罗干涉效应。
在本公开实施例中，图8为图案化玻璃衬底、EF衬底和OR-EF衬底的光学雾度曲线图。如图8所示，图案化玻璃衬底在400-800nm波长范围内呈现出高于11.3％的光学雾度，表现出比较强的光散射能力，与图1所示的主模的光学雾度相比，图案化玻璃衬底的光学雾度有所降低，这可能是热处理过程中引起的基本单元面的倾斜角降低所引起的(请参阅图5)；EF衬底呈现出最低的光学雾度，表现出非常弱的光散射能力；OR-EF衬底呈现出高于EF衬底的光学雾度，表现出相对强的光散射能力；这种光散射是由图案化衬底和ZnO:Al之间的粗糙形貌引起的。
在本公开实施例中，通过采用EF衬底(薄膜电阻28.9Ω/sq)和OR-EF衬底(薄膜电阻29.5Ω/sq)作为阳电极，分别制成非晶硅(a-Si:H)单结薄膜太阳能电池。该非晶硅单结薄膜太阳能电池从下到上依次包括：透明导电衬底、铌掺杂氧化钛(TiO2:Nb)、p-i-n a-Si:H吸收层、硼掺杂氧化锌(ZnO:B)背散射层、金属电极。其中所述p-i-n a-Si:H吸收层采用等离子体增强型化学气相沉积法制备；所述TiO2:Nb(厚度20nm)缓冲层采用射频磁控溅射法制备；ZnO:B背散射层(厚度1500nm)采用金属有机化学气相沉积法制备；表2为这些电池的性能参数。图9为采用EF和OR-EF衬底作为阳电极制作的非晶硅单结薄膜太阳能电池的电流密度-电压曲线图，经测试，与EF衬底相比，OR-EF衬底在实现0.91V的开路电压和0.71的填充因子的同时，与单纯的表面平坦的ZnO:Al透明导电薄膜相比，使短路电流密度增加8％并最终使光电转化效率提高了20％。这证实OR-EF衬底在保证“电学平坦”的功能的同时实现了“光学粗糙”的功能，实现比EF衬底更高的填充因子是由于OR-EF衬底实现了更低的串联电阻。
表2非晶硅单结薄膜太阳能电池的性能参数
在本公开实施例中，图10为采用EF衬底和OR-EF衬底作为阳电极制作的非晶硅单结薄膜太阳能电池的外部量子效率曲线图，如图10所示，采用EF衬底的电池表现出波浪状的曲线，这是由平坦的表面所形成的不同位相多光束间的Fabry–Pérot干涉效应引起的；采用OR-EF衬底的电池表现出平缓的曲线，并且在400-650nm的波长范围内实现了比采用EF衬底的电池更强的量子效率，这表明采用OR-EF衬底的电池具有更强的光吸收，因此实现更大的短路电流密度，这种增强的光吸收是由图案化衬底和ZnO:Al之间的粗糙形貌产生的光散射所引起的。
本公开的有益效果是在提高薄膜太阳能电池内的光吸收的同时不影响吸收层材料的生长。一方面利用玻璃与ZnO:Al之间的类金字塔形貌的衍射行为增强光吸收，另一方面利用ZnO:Al平坦的表面进行高质量的材料生长，可同时降低薄膜太阳能电池的非辐射复合损耗和光学损耗，进一步提高的光电转化效率；与国际上已经开发出的OR-EF衬底相比，本公开提供的OR-EF衬底具有在电池前端和后端都能形成粗糙的界面的独特优势，有望实现更强的“陷光效应”。
本公开提供的光学粗糙且电学平坦型透明导电衬底作为薄膜太阳能电池电极的应用，不限于非晶硅单结薄膜太阳能电池，还可以应用到钙钛矿薄膜太阳能电池或有机薄膜太阳能电池等其他种类的薄膜太阳能电池，不影响本公开的实现，本公开提供的光学粗糙且电学平坦型透明导电衬底还可应用于光探测器、有机光电二极管等光电子器件及相关领域。
至此，已经结合附图对本公开实施例进行了详细描述。需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。
依据以上描述，本领域技术人员应当对本公开光学粗糙且电学平坦型透明导电衬底的制备方法有了清楚的认识。
综上所述，本公开提供了一种新颖的光学粗糙且电学平坦型透明导电衬底，旨在提高薄膜太阳能电池的光吸收而不影响光吸收层材料的生长，该衬底由纳米压印图案化的玻璃衬底和在其上面形成的表面平坦的Al掺杂ZnO透明导电薄膜所构成，将材料生长界面和光散射界面分离，具有平坦的材料生长面和强的光散射特点。在具体实施例中，该衬底具有29.5Ω/sq的薄膜电阻、11nm的均方根表面粗糙度、高于85％的可见光透过率和一定的光散射能力。作为非晶硅单结太阳能电池的阳电极，该种衬底在实现0.91V的开路电压和0.71的填充因子的同时，与单纯的表面平坦的ZnO:Al透明导电薄膜相比，使短路电流密度增加8％并最终使光电转化效率提高20％。
还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。
并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。
除非有所知名为相反之意，本说明书及所附权利要求中的数值参数是近似值，能够根据通过本公开的内容所得的所需特性改变。具体而言，所有使用于说明书及权利要求中表示组成的含量、反应条件等等的数字，应理解为在所有情况中是受到「约」的用语所修饰。一般情况下，其表达的含义是指包含由特定数量在一些实施例中±10％的变化、在一些实施例中±5％的变化、在一些实施例中±1％的变化、在一些实施例中±0.5％的变化。
再者，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。
说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。
此外，除非特别描述或必须依序发生的步骤，上述步骤的顺序并无限制于以上所列，且可根据所需设计而变化或重新安排。并且上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。
本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。并且，在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。
类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本公开的示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。
以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种光学粗糙且电学平坦型透明导电衬底的制备方法，包括：
步骤A：在玻璃衬底上生长金属氧化物薄膜，制成主模；
步骤B：将步骤A所生长的金属氧化物薄膜的表面形貌转移到聚二甲基硅氧烷模板的表面；
步骤C：将步骤B所制成的聚二甲基硅氧烷模板上带有金属氧化物薄膜表面形貌的图案转移到玻璃衬底上，制成图案化的玻璃衬底；
步骤D：在步骤C后得到的图案化的玻璃衬底的表面制备透明导电薄膜；以及
步骤E：对步骤D所完成覆有导电薄膜的玻璃衬底进行热处理，完成光学粗糙且电学平坦型透明导电衬底的制备；
所述步骤C包括：
步骤C1：取氢倍半硅氧烷溶液涂覆在玻璃衬底上；
步骤C2：等待预定时间让步骤C1中所涂覆的氢倍半硅氧烷溶液发生轻微固化；
步骤C3：将所述步骤B所制成的聚二甲基硅氧烷模板带有图案面向下，缓慢均匀地压到步骤C2制备好的涂覆有氢倍半硅氧烷溶液的玻璃衬底的表面；
步骤C4：对压到玻璃衬底表面的聚二甲基硅氧烷模板施加预定的压力，保持预定时间；
步骤C5：步骤C4完成后将聚二甲基硅氧烷缓慢取下完成脱模；
步骤C6：对步骤C5脱模后的玻璃衬底干燥处理；以及
步骤C7：对步骤C6干燥处理后的玻璃衬底进行热处理，制成图案化的玻璃衬底。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述步骤C4：对压到玻璃衬底表面的聚二甲基硅氧烷模板施加4.3kPa的压力，保持预定时间。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其中步骤E中所述热处理包括：
E1：氮气气氛热处理；以及
E2：氮气与氢气合成气体气氛热处理。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其中步骤A中所述的金属氧化物薄膜包括：ZnO薄膜或SnO2薄膜。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其中步骤D中所述透明导电薄膜包括：铝掺杂氧化锌薄膜、铝掺杂氧化锌镁薄膜或锡掺杂氧化铟薄膜。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其中步骤C6所述的干燥处理为将衬底依次放在三个预先分别设定有80℃、150℃、200℃的电热板上面各干燥一分钟。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其中步骤C7所述的热处理为：将步骤C6干燥处理后的玻璃衬底放入一石英管式炉内在氮气气氛下650℃保持30min。
8.根据权利要求3所述的制备方法，其中步骤E2中所述氮气与氢气合成气体中氮气占比97％，氢气占比3％。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其中步骤B中所述金属氧化物薄膜的表面形貌为无规则排列的类金字塔形状的粗糙形貌，其均方根表面粗糙度高于90nm；在400-1000nm的波长范围内具有大于50％的光学雾度。
10.根据权利要求1所述的制备方法，所制备的光学粗糙且电学平坦型透明导电衬底作为透明电极应用于薄膜太阳能电池，所述薄膜太阳能电池包括：非晶硅单结薄膜太阳能电池、钙钛矿薄膜太阳能电池或有机薄膜太阳能电池。
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