CN111943520B - 高雾度玻璃衬底、制备方法及薄膜太阳电池 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高雾度玻璃衬底、制备方法及薄膜太阳电池。制备方法包括：步骤A，清洗玻璃衬底；步骤B，对步骤A得到的玻璃衬底的表面进行反应离子刻蚀处理；步骤C，使用盐酸溶液对所述步骤B得到的玻璃衬底进行腐蚀处理；步骤D，使用氢氟酸溶液对所述步骤C得到的玻璃衬底进行腐蚀处理；以及步骤E，清洗并干燥所述步骤D得到的玻璃衬底。通过本公开的制备方法得到的高雾度玻璃衬底具有均匀分布微米量级尺寸形状的粗糙形貌，所制备的高雾度玻璃衬底上粗糙形貌基本单元的尖锐程度可调控。

Description

高雾度玻璃衬底、制备方法及薄膜太阳电池
技术领域
本公开涉及光电子领域，尤其涉及一种高雾度玻璃衬底、制备方法及薄膜太阳电池。
背景技术
薄膜硅太阳电池具有轻的重量、可加工成柔性组件和大面积的发电面板等优势，成为第一代晶硅太阳电池的有力竞争者。目前，日本产业技术综合研究所报道实现14％的光电转化效率的非晶硅/微晶硅/微晶硅叠层薄膜太阳电池，刷新薄膜硅太阳电池的最高光电转换效率。但是，与晶硅太阳电池相比，薄膜太阳电池依然存在短路电流密度小的问题。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。
为了增加薄膜硅太阳电池的光吸收，背反射层或接触、织构化或粗糙化的表面、介质光栅、光子晶体和等离激元纳米颗粒等多种结构被提出用来控制光路和增强薄膜硅太阳电池内的陷光效应。这些结构基本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。采用低压化学气相沉积法制备的氟掺杂氧化锡(SnO2:F)和硼掺杂氧化锌(ZnO:B)透明导电薄膜作为透明电极，利用其在薄膜生长过程中自然形成的类金字塔状粗糙形貌来增强在透明电极与光吸收层界面的光散射，可有效增加氢钝化非晶硅薄膜太阳电池对600nm-800nm波长范围入射光的吸收。这种类金字塔状粗糙形貌基本单元的尺寸是几十到几百纳米范围。为了进一步增加薄膜硅太阳电池的光吸收，需要进一步增加界面粗糙形貌基本单元的尺寸。
在玻璃衬底上形成水平尺寸为微米量级的粗糙形貌，然后在此基础上沉积SnO2:F或ZnO:B透明导电薄膜，形成具有双织构(double-textured)的透明电极，可有效地增加薄膜硅太阳电池内光吸收。已有文献报道采用基于F基气体的反应离子刻蚀(Reactive IonEtching，以下简称RIE)技术处理玻璃的表面形成微米量级尺寸形状的粗糙形貌增强玻璃衬底对入射光的散射，如Soda-lime玻璃(普通钠钙硅玻璃)、现有技术中某种超薄玻璃(厚度为0.5～1.8mm)和熔融石英玻璃。但是，这些已报道RIE技术只采用干法刻蚀技术处理玻璃衬底的表面。在RIE处理玻璃表面的过程中，在表面会形成一层聚合物。如果不去除这种聚合物，这种残留的聚合物会降低玻璃衬底的透过率，从而降低太阳电池的光吸收。此外，RIE技术在玻璃衬底表面形成的粗糙形貌在垂直衬底的方向上变化幅度很大，即形貌基本单元的形状很尖锐。这种尖锐的形状会严重劣化在其上面生长的透明导电薄膜和光吸收层材料的质量，形成微裂纹缺陷，降低太阳电池器件的性能。
发明内容
(一)要解决的技术问题
鉴于现有技术难以在玻璃衬底上形成基本单元尖锐程度可调控的粗糙形貌，本公开提供一种由干法RIE和湿法腐蚀(包括盐酸溶液腐蚀和氢氟酸溶液腐蚀)相结合的方法，处理玻璃衬底的表面，获得表面形貌基本单元尖锐程度可调控的高雾度玻璃衬底。在增强玻璃衬底对入射光的散射强度的同时，有利于生长高质量的透明导电薄膜和光吸收层材料，提高薄膜太阳电池的性能。
(二)技术方案
本公开提供一种高雾度玻璃衬底的制备方法，包括如下步骤。
步骤A，清洗玻璃衬底。
步骤B，对步骤A得到的玻璃衬底的表面进行反应离子刻蚀处理。
步骤C，使用盐酸(HCl)溶液对所述步骤B得到的玻璃衬底进行腐蚀处理。
步骤D，使用氢氟酸(HF)溶液对所述步骤C得到的玻璃衬底进行腐蚀处理。
步骤E，清洗并干燥所述步骤D得到的玻璃衬底。
根据本公开的实施例，所述步骤A包括如下子步骤。
子步骤A1，将所述玻璃衬底浸泡在丙酮溶剂中清洗。
子步骤A2，将所述子步骤A1得到的玻璃衬底浸泡在无水酒精溶剂中清洗。
子步骤A3，将所述子步骤A2得到的玻璃衬底浸泡在超纯水中清洗。
子步骤A4，将所述子步骤A3得到的玻璃衬底烘干或吹干。
根据本公开的实施例，所述步骤A中，使用超声波清洗机将所述玻璃衬底分别在丙酮溶剂、无水酒精溶剂和超纯水中清洗10分钟。
根据本公开的实施例，所述步骤B包括如下子步骤。
子步骤B1，将所述步骤A中后得到的玻璃衬底放入反应离子刻蚀腔中。
子步骤B2，关闭反应离子刻蚀腔门，抽真空至所述反应离子刻蚀腔内的气压低于10-2Pa。
子步骤B3，对所述玻璃衬底进行反应离子刻蚀处理。
根据本公开的实施例，所述子步骤B3中，对所述玻璃衬底进行反应离子刻蚀处理，反应离子刻蚀处理的工艺参数包括：向反应离子刻蚀腔中充入96％CF4+4％O2，流量为15sccm，气压为4-15Pa，射频电源功率为100-250W，反应离子刻蚀的时间为5～40分钟。
根据本公开的实施例，所述步骤C中，所述盐酸溶液质量分数为10％，腐蚀时间为2小时，腐蚀结束后，使用超纯水清洗所述玻璃衬底。
根据本公开的实施例，所述步骤D中，所述氢氟酸溶液的质量分数为5％，将所述玻璃衬底经反应离子刻蚀处理的表面朝下，放入所述氢氟酸溶液中，腐蚀时间为40秒，腐蚀过程中每间隔1-2秒摇动一次所述玻璃衬底。
根据本公开的实施例，所述步骤E中，清洗并干燥所述步骤D得到的玻璃衬底包括将所述步骤D得到的玻璃衬底放入超纯水浸泡20秒，浸泡过程中每间隔1～2秒摇动一次所述玻璃衬底，将所述玻璃衬底取出放入另一容器内的超纯水中浸泡60分钟，取出所述玻璃衬底烘干。
本公开还提供一种高雾度玻璃衬底，通过所述的制备方法制成。
本公开还提供一种薄膜太阳电池，所述薄膜太阳电池包括通过所述的制备方法制成高雾度玻璃衬底。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本公开一种高雾度玻璃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)所制备的高雾度玻璃衬底具有均匀分布微米量级尺寸形状的粗糙形貌。
(2)所制备的高雾度玻璃衬底上粗糙形貌基本单元的水平尺寸可在0.3μm-2μm范围调控。
(3)所制备的高雾度玻璃衬底上粗糙形貌基本单元的尖锐程度可调控。
(4)在本公开实施例中，所制备的高雾度玻璃可作为衬底应用于薄膜太阳电池，所述薄膜太阳电池包括：非晶硅薄膜太阳电池、微晶硅薄膜太阳电池、非晶硅/微晶硅叠层薄膜太阳电池、有机无机杂化钙钛矿或有机聚合物薄膜太阳电池。
(5)所制备的高雾度玻璃衬底不仅可以应用于薄膜太阳电池，还可以应用于显示器、手机显示屏和建筑装修等领域。
附图说明
图1为本公开实施例高雾度玻璃衬底的制备方法流程图；
图2为本公开实施例中经过不同时间的RIE处理、HCl溶液腐蚀和HF溶液腐蚀后玻璃衬底的表面AFM图片；
图3为本公开实施例中经过不同时间的RIE处理以及HCl溶液腐蚀和HF溶液腐蚀后玻璃衬底的表面SEM图片；
图4为本公开实施例中经过不同时间的RIE处理、2小时HCl溶液腐蚀和40秒HF溶液腐蚀后玻璃衬底对应波长500nm入射光的光学透过率和雾度；
图5为本公开实施例中经过不同气压的RIE处理以及HCl溶液腐蚀和HF溶液腐蚀后玻璃衬底的表面SEM图片；
图6为本公开实施例中经过不同气压的RIE处理以及HCl溶液腐蚀和HF溶液腐蚀后玻璃衬底对应波长500nm入射光的光学透过率和雾度；
图7为本公开实施例中经过不同功率的RIE处理以及HCl溶液腐蚀和HF溶液腐蚀后玻璃衬底的表面SEM图片；
图8为本公开实施例中经过不同功率的RIE处理以及HCl溶液腐蚀和HF溶液腐蚀后玻璃衬底对应波长500nm入射光的光学透过率和雾度。
具体实施方式
本公开提供一种由干法刻蚀和湿法腐蚀相结合的方法，处理某公司的Eagle XG型号玻璃衬底的表面，获得高雾度的玻璃衬底。该Eagle XG型号玻璃(成分为55.0％SiO2、7.0％B2O3、10.4％Al2O3、21.0％CaO和1.0％Na2O)具有环境友好、良好的平面度、突出的耐热性能和强化学耐久性等特点，被广泛地应用于太阳电池和液晶显示器的面板。干法刻蚀采用基于CF4和O2混合气体的RIE技术，而湿法腐蚀包括盐酸溶液腐蚀和氢氟酸溶液腐蚀。在RIE处理玻璃衬底的表面过程中，玻璃中可被氟化碳等离子体化学刻蚀的成分，例如SiO2和B2O3，被消除。氟化碳等离子体切断这些物质的化学键，使之产生低分子物质，挥发或游离出玻璃衬底的表面。同时，不可被氟化碳等离子体化学刻蚀的成分，例如Al2O3，被保留在表面上，从而形成基本的粗糙形貌。然后，采用盐酸溶液处理衬底的表面，以溶解并清除RIE处理过程中在玻璃表面形成的聚合物。最后，利用氢氟酸溶液腐蚀处理玻璃衬底表面，来降低在玻璃衬底表面上粗糙形貌的尖锐程度。
雾度(haze)的定义为偏离入射光2.5°角以上的透射光强占总透射光强的百分数。在本领域中，玻璃衬底的雾度值的大小反映玻璃衬底对入射光的散射强弱。雾度值越大意味着玻璃衬底对入射光的散射越强。
为使本发明的目的、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，对本发明作进一步的详细说明。
在本公开实施例中，图1本公开实施例高雾度玻璃衬底的制备方法流程图，如图1所示，高雾度玻璃衬底的制备方法，包括如下步骤。
步骤A，清洗玻璃衬底。清除玻璃衬底表面的污迹。
步骤B，对步骤A得到的玻璃衬底的表面进行反应离子刻蚀处理。
根据本公开的实施例，利用反应离子刻蚀处理玻璃衬底表面。使用一种反应离子刻蚀机并采用一种CF4和O2的混合气体(CF4:O2＝96:4)作为反应气氛，利用13.56MHz射频电场激发等离子体，对清洗后的玻璃衬底的表面进行RIE处理。
步骤C，使用盐酸溶液对步骤B得到的玻璃衬底进行腐蚀处理。
步骤D，使用氢氟酸溶液对步骤C得到的玻璃衬底进行腐蚀处理。
步骤E，清洗并干燥步骤D得到的玻璃衬底。
根据本公开的实施例，步骤A包括如下子步骤。
子步骤A1，将玻璃衬底浸泡在丙酮溶剂中清洗。
根据本发明的实施例，将玻璃衬底(尺寸为长5cm×宽5cm×厚0.7mm)，直立放入一个具有周期性排列凹槽的玻璃衬底清洗架上。然后，将该清洗架放入一个容器内，添加丙酮溶剂，使玻璃衬底完全浸泡在丙酮溶剂中。将该容器放入一个超声清洗机内清洗。
子步骤A2，将子步骤A1得到的玻璃衬底浸泡在无水酒精溶剂中清洗。
根据本发明的实施例，从超声清洗机内取出装载有玻璃衬底及清洗架的容器，取出装载有玻璃衬底的清洗架，倒掉容器内的丙酮溶剂，添加无水酒精溶剂，使玻璃衬底完全浸泡在无水酒精溶剂中。将该容器放入超声清洗机内清洗。
子步骤A3，将子步骤A2得到的玻璃衬底浸泡在超纯水中清洗。
根据本发明的实施例，从超声清洗机内取出装载有玻璃衬底及清洗架的容器，取出装载有玻璃衬底的清洗架，倒掉容器内的无水酒精溶剂，添加超纯水，使玻璃衬底完全浸泡在超纯水中。将该容器放入超声清洗机内清洗。
子步骤A4，将子步骤A3得到的玻璃衬底烘干或吹干。
根据本发明的实施例，使用氮气枪将玻璃衬底逐一吹干或者烘干。
根据本公开的实施例，步骤A的子步骤中，使用超声波清洗机将玻璃衬底分别在丙酮溶剂、无水酒精溶剂和超纯水中清洗10分钟。
根据本公开的实施例，步骤B包括如下子步骤。
子步骤B1，将步骤A中后得到的玻璃衬底放入反应离子刻蚀腔中。
根据本发明的实施例，打开反应离子刻蚀机的反应腔门，将玻璃衬底放入反应离子刻蚀腔中。
根据本发明的实施例，在玻璃衬底的周围放置稍厚(厚度2mm)的条形玻璃板，起到固定玻璃衬底的作用，避免玻璃衬底在刻蚀过程中产生移动。
子步骤B2，关闭反应离子刻蚀腔门，抽真空至反应离子刻蚀腔内的气压低于10- 2Pa。
子步骤B3，对玻璃衬底进行反应离子刻蚀处理。
根据本公开的实施例，子步骤B3中，对玻璃衬底进行反应离子刻蚀处理的工艺参数如下表所示。
表1RIE设备设置参数
气体 流量 气压 射频电源功率 刻蚀时间
96％CF<sub>4</sub>+4％O<sub>2</sub> 15sccm 4-15Pa 100-250W 5-40分
根据本公开的实施例，步骤C中，盐酸溶液质量分数为10％，腐蚀时间为2小时，腐蚀结束后，使用超纯水清洗玻璃衬底。
根据本公开的实施例，步骤C包括如下子步骤。
子步骤C1，配制质量分数为10％的HCl溶液。
子步骤C2，将RIE处理后的玻璃衬底直立浸泡在步骤C1中配置的HCl溶液中。腐蚀时间为2小时。
子步骤C3，腐蚀结束后，使用超纯水冲洗玻璃衬底6次。
根据本公开的实施例，步骤D中，HF溶液的质量分数为5％，将玻璃衬底经反应离子刻蚀处理的表面朝下，放入HF溶液中，腐蚀时间为40秒，腐蚀过程中每间隔1-2秒摇动一次玻璃衬底。
根据本公开的实施例，步骤D包括如下子步骤。
子步骤D1，配制质量分数为5％的HF溶液。
子步骤D2，准备3个烧杯。在1号烧杯内加入步骤D1配制的HF溶液中。在另外两个烧杯(2号和3号)内加入超纯水。
子步骤D3，用特制的聚四氟乙烯镊子夹取玻璃衬底，使RIE处理的表面向下，缓慢放入HF溶液中，腐蚀40秒，其中大约每1-2秒轻轻摇动一次玻璃衬底。
根据本公开的实施例，步骤E中，待HF溶液腐蚀结束后，将玻璃衬底放入2号烧杯内超纯水中，轻轻摇动浸泡20秒，其中大约每1-2秒轻轻摇动一次玻璃衬底。然后，将玻璃衬底逐一放入清洗架内，将清洗架放入3号烧杯内，使玻璃衬底在超纯水中浸泡60分钟。
根据本公开的实施例，取出玻璃衬底并烘干。
根据本公开的实施例，将装载有玻璃衬底的清洗架放入干燥器中，加热烘干玻璃衬底。
本公开还提供一种高雾度玻璃衬底，通过如下的制备方法制成。
步骤A，清洗玻璃衬底；
步骤B，对步骤A得到的玻璃衬底的表面进行反应离子刻蚀处理；
步骤C，使用盐酸溶液对步骤B得到的玻璃衬底进行腐蚀处理；
步骤D，使用氢氟酸溶液对步骤C得到的玻璃衬底进行腐蚀处理；以及
步骤E，清洗并干燥步骤D得到的玻璃衬底。
根据本公开的实施例，步骤A包括如下子步骤。
子步骤A1，将玻璃衬底浸泡在丙酮溶剂中清洗。
子步骤A2，将子步骤A1得到的玻璃衬底浸泡在无水酒精溶剂中清洗。
子步骤A3，将子步骤A2得到的玻璃衬底浸泡在超纯水中清洗。
子步骤A4，将子步骤A3得到的玻璃衬底烘干或吹干。
根据本公开的实施例，步骤A中，使用超声波清洗机将玻璃衬底分别在丙酮溶剂、无水酒精溶剂和超纯水中清洗10分钟。
根据本公开的实施例，步骤B包括如下子步骤。
子步骤B1，将步骤A中后得到的玻璃衬底放入反应离子刻蚀腔中。
子步骤B2，关闭反应离子刻蚀腔门，抽真空至反应离子刻蚀腔内的气压低于10- 2Pa。
子步骤B3，对玻璃衬底进行反应离子刻蚀处理。
根据本公开的实施例，子步骤B3中，对玻璃衬底进行反应离子刻蚀处理包括：向反应离子刻蚀腔中充入96％CF4+4％O2，流量为15sccm，气压为4-15Pa，射频电源功率为100-250W，反应离子刻蚀的时间为5～40分钟。
根据本公开的实施例，步骤C中，盐酸溶液质量分数为10％，腐蚀时间为2小时，腐蚀结束后，使用超纯水清洗玻璃衬底。
根据本公开的实施例，步骤D中，氢氟酸溶液的质量分数为5％，将玻璃衬底经反应离子刻蚀处理的表面朝下，放入氢氟酸溶液中，腐蚀时间为40秒，腐蚀过程中每间隔1-2秒摇动一次玻璃衬底。
根据本公开的实施例，步骤E中，清洗并干燥步骤D得到的玻璃衬底包括：将步骤D得到的玻璃衬底放入超纯水浸泡20秒，浸泡过程中每间隔1～2秒摇动一次玻璃衬底，将玻璃衬底取出放入另一容器内的超纯水中浸泡60分钟，取出玻璃衬底烘干。
本公开还提供一种薄膜太阳电池，薄膜太阳电池包括通过上述的制备方法制成高雾度玻璃衬底。
根据本公开的实施例，薄膜太阳电池包括非晶硅薄膜太阳电池、微晶硅薄膜太阳电池、非晶硅/微晶硅叠层薄膜太阳电池、有机无机杂化钙钛矿或有机聚合物薄膜太阳电池。
根据本公开的实施例，本公开制备的高雾度玻璃衬底上粗糙形貌基本单元的水平尺寸可在0.3μm-2μm范围调控。
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。
根据本公开的实施例，按照上述所示步骤且用表2中列出的RIE设备参数处理玻璃衬底的表面。
表2RIE设备设置参数
气体 流量 气压 射频电源功率 刻蚀时间
96％CF<sub>4</sub>+4％O<sub>2</sub> 15sccm 7Pa 200W 5-40分
根据本公开的实施例，图2为经过不同时间(10分钟、20分钟或40分钟)的RIE处理以及之后经过HCl溶液腐蚀和HF溶液腐蚀处理后玻璃衬底的表面原子力显微镜(AtomicForce Morphology)图片。其中，从左到右依次为经过10分、20分和40分RIE处理后的AFM图片；从上到下依次为经过RIE、HCl溶液腐蚀和HF溶液腐蚀处理后的AFM图片。由图2可见，在仅经过RIE处理后，玻璃衬底的表面呈现不同形态的粗糙形貌；玻璃衬底表面凹凸轮廓的均方根值(σrms)达到100nm量级；随着RIE时间增加σrms逐渐减小。被10分钟RIE处理后的样品表面呈现相对均匀分布的粗糙形貌。在接着依次经过HCl溶液和HF溶液腐蚀处理后，被10分钟RIE处理样品的σrms逐渐减小，但是被20分钟和40分钟RIE处理样品的粗糙度显著增加，σrms超过200nm；被40分钟RIE处理样品的σrms大于被20分RIE处理样品。
根据本公开的实施例，图3为经过不同时间的RIE处理以及HCl溶液腐蚀和HF溶液腐蚀后玻璃衬底的表面扫描电子显微镜(SEM)图片。其中，(a)、(b)、(c)和(d)分别对应被RIE处理5分钟、10分钟、15分钟和20分钟的玻璃衬底。结合图2，在RIE处理后，玻璃表面的粗糙形貌是由无数大小不同的凹球面交叠形成。这种凹球面的水平尺寸随着RIE处理时间的增加而逐渐增加。在被20分钟RIE处理后样品表面上的凹球面的平均水平尺寸为1.82μm，相对被5分钟RIE处理后的样品增加约3.4倍。当RIE处理时间小于10分钟时，凹球面的水平尺寸的分布均匀性变差。
根据本公开的实施例，图4为由雾度测试仪测定的经过不同时间(10分钟、20分钟或40分钟)的RIE处理、2小时HCl溶液腐蚀和40秒HF溶液腐蚀后玻璃衬底对应波长500nm入射光的对光学透过率和雾度。其中，(a)和(b)分别为玻璃衬底的光学透过率和雾度。被RIE处理后样品的透过率大约为90％。随着RIE处理时间增加，光学透过率逐渐下降。被20分钟和40分钟RIE处理后的样品，在经过HCl溶液腐蚀和HF溶液腐蚀后，透过率依次下降。被40分RIE处理后的样品，经过HCl溶液腐蚀和HF溶液腐蚀后，透过率降到81.6％。同时，随着RIE处理时间增加，样品的雾度逐渐增加。被40分钟RIE处理后样品的雾度为98.5％，相对被10分钟RIE处理后的样品增加约6倍。在经过HCl溶液腐蚀和HF溶液腐蚀后，样品的雾度增加。特别地，对于被20分钟RIE处理后的样品，2小时HCl溶液腐蚀和40秒HF溶液腐蚀分别使雾度增加24.6％和9.0％。
根据本公开的实施例，按照上述所示步骤且用表3中列出的RIE设备参数处理玻璃衬底的表面。
表3RIE设备设置参数
气体 流量 气压 射频电源功率 刻蚀时间
96％CF<sub>4</sub>+4％O<sub>2</sub> 15sccm 4-15Pa 200W 20分
根据本公开的实施例，图5为经过不同气压的RIE处理以及HCl溶液腐蚀和HF溶液腐蚀后玻璃衬底的表面SEM图片。其中，(a)、(b)、(c)和(d)分别对应4Pa、7Pa、10Pa和15PaRIE处理的玻璃衬底。由图可见，无论反应气压的大小，所有玻璃表面呈现由无数凹球面交叠形成的粗糙形貌。被4Pa、7Pa和15Pa RIE处理的样品表面上的凹球面的水平尺寸分布比较均匀，但是被10Pa RIE处理的样品表面上的凹球面的水平尺寸分布非常不均匀。被7PaRIE处理的样品呈现最大的平均凹球面水平尺寸(约1.21μm)，而被15Pa RIE处理的样品呈现最小的平均凹球面水平尺寸(约0.34μm)。
在本公开实施例中，图6为由雾度测试仪测定的经过不同气压的RIE处理以及HCl溶液腐蚀和HF溶液腐蚀后玻璃衬底对应波长500nm入射光的光学透过率和雾度。由图可见，所有样品呈现超过90％的透过率。被7Pa RIE处理的样品具有最大的雾度值61.6％，是被4Pa RIE处理的样品的4.1倍。被15Pa RIE处理的样品呈现最小的雾度值1.2％。
根据本公开的实施例，按照上述所示步骤且用表4中列出的RIE设备参数处理玻璃衬底的表面。
表4RIE设备设置参数
气体 流量 气压 射频电源功率 刻蚀时间
96％CF<sub>4</sub>+4％O<sub>2</sub> 15sccm 7Pa 100-250W 20分
根据本公开的实施例，图7为经过不同功率的RIE处理以及HCl溶液腐蚀和HF溶液腐蚀后玻璃衬底的表面SEM图片。其中，(a)、(b)、(c)和(d)分别对应100W、150W、200W和250WRIE处理的玻璃衬底。由图可见，无论射频电源功率的大小，所有玻璃表面呈现由无数凹球面交叠形成的粗糙形貌。随着功率的增加，样品表面上的凹球面的水平尺寸逐渐增加。被250W RIE处理的样品呈现最大的平均凹球面水平尺寸(约1.46μm)，是被100W RIE处理样品的(约0.31μm)4.7倍。除了150W RIE处理的样品之外，样品都呈现尺寸分布均匀的粗糙形貌。
根据本公开的实施例，图8为由雾度测试仪测定的经过不同功率的RIE处理以及HCl溶液腐蚀和HF溶液腐蚀后玻璃衬底对应波长500nm入射光的光学透过率和雾度。由图可见，所有样品呈现超过90％的透过率。随着功率的增加，样品的雾度值显著增加，但是在200W处趋于饱和。被250W RIE处理的样品呈现最大的雾度值62.8％，而被100W处理的样品呈现最小的雾度值0.8％。
采用本公开提供方法得到的高雾度玻璃衬底作为薄膜太阳能电池衬底的应用，不限于薄膜硅太阳电池，还可以应用到钙钛矿薄膜太阳电池或有机聚合物薄膜太阳电池等其他种类的薄膜太阳电池，不影响本公开的实现。另外，这种高雾度玻璃衬底还可应用于显示器、手机显示屏和建筑装修等领域。
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高雾度玻璃衬底的制备方法有了清楚的认识。
综上，本公开提供了一种新颖的高雾度玻璃衬底的制备方法，旨在增强玻璃衬底对入射光的散射强度的同时，在玻璃衬底上形成有利于生长高质量的透明导电薄膜和光吸收层材料的粗糙形貌，增加薄膜硅太阳电池的光吸收和光电转换效率。该方法主要包括基于CF4和O2混合气体的反应离子刻蚀、盐酸溶液腐蚀和氢氟酸溶液腐蚀技术。反应离子刻蚀在玻璃衬底表面形成由无数凹球面交叠形成的粗糙形貌。然后，采用盐酸溶液清除RIE处理过程中在玻璃表面形成的聚合物。最后，利用氢氟酸溶液降低在玻璃衬底表面上粗糙形貌的尖锐程度。被此种方法处理后的Eagle XG玻璃衬底具有高于90％的可见光透过率、最高98.0％的可见光雾度和超过300nm的均方根表面粗糙度。
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 (9)

1.一种高雾度玻璃衬底的制备方法，所述高雾度玻璃衬底应用于薄膜太阳电池，所述高雾度玻璃衬底包括由多个大小不同的凹球面交叠形成的粗糙形貌，所述粗糙形貌用于生长透明导电薄膜和光吸收层材料，制备方法包括：
步骤A，清洗玻璃衬底；
步骤B，对步骤A得到的玻璃衬底的表面进行反应离子刻蚀处理，所述反应离子刻蚀处理的工艺参数包括：向反应离子刻蚀腔中充入96％CF4+4％O2，流量为15sccm，气压为4-15Pa，射频电源功率为100-250W，反应离子刻蚀的时间为5～40分钟；
步骤C，使用盐酸溶液对所述步骤B得到的玻璃衬底进行腐蚀处理以降低所述步骤B产生的聚合物；
步骤D，使用氢氟酸溶液对所述步骤C得到的玻璃衬底进行腐蚀处理以降低所述粗糙形貌的尖锐程度；以及
步骤E，清洗并干燥所述步骤D得到的玻璃衬底。
2.根据权利要求1所述的制备方法，所述步骤A包括：
子步骤A1，将所述玻璃衬底浸泡在丙酮溶剂中清洗；
子步骤A2，将所述子步骤A1得到的玻璃衬底浸泡在无水酒精溶剂中清洗；
子步骤A3，将所述子步骤A2得到的玻璃衬底浸泡在超纯水中清洗；以及
子步骤A4，将所述子步骤A3得到的玻璃衬底烘干或吹干。
3.根据权利要求2所述的制备方法，所述步骤A中，使用超声波清洗机将所述玻璃衬底分别在丙酮溶剂、无水酒精溶剂和超纯水中清洗10分钟。
4.根据权利要求1所述的制备方法，所述步骤B包括：
子步骤B1，将所述步骤A中后得到的玻璃衬底放入反应离子刻蚀腔中；
子步骤B2，关闭反应离子刻蚀腔门，抽真空至所述反应离子刻蚀腔内的气压低于10- 2Pa；
子步骤B3，对所述玻璃衬底进行反应离子刻蚀处理。
5.根据权利要求1所述的制备方法，所述步骤C中，所述盐酸溶液的质量分数为10％，腐蚀时间为2小时，腐蚀结束后，使用超纯水清洗所述玻璃衬底。
6.根据权利要求1所述的制备方法，所述步骤D中，所述氢氟酸溶液的质量分数为5％，将所述玻璃衬底经反应离子刻蚀处理的表面朝下，放入所述氢氟酸溶液中，腐蚀时间为40秒，腐蚀过程中每间隔1-2秒摇动一次所述玻璃衬底。
7.根据权利要求1所述的制备方法，所述步骤E中，清洗并干燥所述步骤D得到的玻璃衬底包括：将所述步骤D得到的玻璃衬底放入超纯水浸泡20秒，浸泡过程中每间隔1～2秒摇动一次所述玻璃衬底，将所述玻璃衬底取出放入另一容器内的超纯水中浸泡60分钟，取出所述玻璃衬底烘干。
8.一种高雾度玻璃衬底，通过权利要求1至7任一项所述的制备方法制成。
9.一种薄膜太阳电池，包括如权利要求1至7任一项所述的制备方法制成高雾度玻璃衬底。
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