CN112955413B - 制备涂覆的玻璃基材的方法 - Google Patents
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Abstract
用于制备涂覆的玻璃基材的化学气相沉积方法，所述方法包括按顺序的至少以下步骤：a)提供具有表面的玻璃基材，b)在玻璃基材的表面上沉积基于SiCO和/或SiNO的层，c)将基于SiCO和/或SiNO的层暴露于包含水的气态混合物(i)，和d)随后在基于SiCO和/或SiNO的层上方沉积基于TCO的层。
Description
本发明涉及一种制备涂覆的玻璃基材的方法。
光伏(PV)电池或太阳能电池是将阳光转换成直流(DC)电力的材料结器件。当暴露于阳光(由来自光子的能量构成)时，PV电池p-n结的电场会将成对的自由电子和空穴进行分离，从而产生光电压。当PV电池连接到电负载时，从n侧到p侧的电路使电子流动，而PV电池结的面积和其他参数决定了可用电流。电功率是电压乘以电子与空穴复合时产生的电流的乘积。
应当理解，在本发明的上下文中，术语“PV电池”包括通过太阳辐射的转换在其电极之间产生电流的部件的任何组装件，无论组装件的尺寸、电压和产生的电流强度如何，以及此部件的组装件是否存在一个或多个内部电连接(串联和/或并联)。因此，在本发明的意义上，术语“PV电池”在此等同于“光伏装置”或“光伏面板”，以及“光伏模块”、“太阳能电池”或“太阳能面板”。
PV电池将n型和p型材料连接在一起，其间有称为结的层。即使在没有光的情况下，也有少量电子从n型半导体移动穿过该结到p型半导体，从而产生小的电压。在光的存在下，光子驱散大量电子，这些电子将流过该结，从而产生可用于为电子设备供电的电流。
传统的PV电池在n型和p型层中使用硅。最新一代的薄膜光伏电池使用的是碲化镉(CdTe)、非晶或微晶硅或铜铟镓硒化物(CIGS)的薄层。
半导体结以不同的方式形成，要么作为非晶硅(a-Si)中的p-i-n器件，要么作为CdTe和CIGS的异质结(例如具有允许大多数阳光穿过的薄的硫化镉层)。在其最简单的形式中，a-Si电池在暴露于阳光下时遭受功率输出显著降低(在15％至35％之间)的缺点。更好的稳定性需要使用更薄的层，但是，这降低光吸收，且从而降低电池效率。这促使业界开发出串联甚至三结器件，其包含堆叠在彼此顶上p-i-n电池。
通常，透明导电氧化物(TCO)层形成薄膜光伏电池的正面电触点，而金属层形成背面触点。TCO可以基于掺杂的氧化锌(例如ZnO：Al[ZAO]或ZnO：B)、掺杂有氟的氧化锡(SnO2：F)或者铟和锡的氧化物材料(ITO)。这些材料是化学沉积的，例如通过化学气相沉积(“CVD”)，或物理沉积的，例如通过磁控溅射的真空沉积。
可以将TCO层作为层堆叠的一部分沉积在玻璃基材上。通常提供与玻璃基材相邻的基础层，以实现颜色抑制并防止钠离子迁移到任何上覆层中。SnO2和SiO2已经用作基础层，但是替代性材料是SiCO(碳氧化硅)，其在耐久性和减少空隙缺陷水平方面具有优势。但是，当在惰性氛围中例如在金属液槽内部沉积SiCO基础层时，上覆TCO层可表现出高于光伏电池所需的薄层电阻。因此，提供一种至少减轻该问题的方法将是有利的。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于制备涂覆的玻璃基材的化学气相沉积方法，
所述方法至少包括以下按顺序步骤：
a)提供具有表面的玻璃基材，
b)在玻璃基材的表面上沉积基于SiCO和/或SiNO的层，
c)将基于SiCO和/或SiNO的层暴露于包含水的气态混合物(i)，和
d)随后在基于SiCO和/或SiNO的层上沉积基于TCO的层。
令人惊讶地发现，在沉积基于TCO的层之前，用包含水的气态混合物(i)处理基于SiCO和/或SiNO的层改善(即降低)了基于TCO的层所表现出的薄层电阻。
在本发明的上下文中，当层被称为“基于”一种或多种特定材料时，这意味着该层主要由对应的所述一种或多种材料组成，这通常意味着其至少包含约50原子％的所述一种或多种材料。
在本发明的以下讨论中，除非有相反的说明，否则参数允许范围的上限或下限的替代值的公开，以及一个所述值比另一个值更优选的指示，应理解为这样的暗示性陈述：所述参数的每个中间值，位于所述替代的较优选和较不优选之间，本身优于所述较不优选的值，并且也优于所述较不优选的值和所述中间值之间的每个值。
在整个说明书中，术语“包含”是指包括指定的组分，但不排除其他组分的存在。术语“基本由……组成”是指包括所指定的组分，而排除其他组分，但作为杂质的材料、因用于提供组分的工艺而存在的不可避免的材料、以及为实现本发明的技术效果之外的目的而添加的组分除外。通常，当涉及组合物时，基本由一组组分组成的组合物包含小于5重量％，典型地小于3重量％，更典型地小于1重量％的非指定组分。
术语“由...组成”是指包括指定的组分，但排除其他组分。
在适当的情况下，取决于上下文，术语“包含”的使用也可以被认为包括含义“基本由...组成”，并且也可以被认为包括含义“由...组成”。
本文中的诸如“在x到y范围内”的引用旨在包括“从x到y”的解释，因此包括值x和y。
在本发明的上下文中，对于层的表面处的任何给定位置，层的“厚度”表示为在层的最小尺寸方向上从层表面的所述位置穿过层到所述层的相对表面处的位置的距离。
在本发明的上下文中，透明材料或透明基材是能够透射可见光从而可以通过所述材料或基材清楚地看到位于所述材料之外或之后的物体或图像的材料或基材。
在本发明的上下文中，“衍生物”是在结构上与另一化学物质有关并且在理论上可从其衍生的化学物质。
优选地，基于SiCO和/或SiNO的层是基于SiCO的层。
优选地，在步骤c)中将基于SiCO和/或SiNO的层暴露于包含水的气态混合物(i)，从而将氧化物离子引入基于SiCO和/或SiNO的层中。优选地，进行步骤c)而不在基于SiCO和/或SiNO的层上沉积另外的层。
优选地，气态混合物(i)还包含氧。替代地或另外地，在步骤c)和d)之间，可以将基于SiCO和/或SiNO的层暴露于包含氧的气态混合物(iii)。
气态混合物(i)优选基本由水、氧和任选惰性气体组成，更优选由水、氧和任选惰性气体组成。最优选地，气态混合物(i)由水、氧和惰性气体组成。
优选地，该方法基本由第一方面中阐述的顺序的步骤组成，优选由其组成。
优选地，气态混合物(i)包含按体积计至少1.5：1，更优选按体积计至少3：1，甚至更优选按体积计至少4：1，最优选按体积计至少5.5：1，但优选按体积计至多50∶1，更优选按体积计至多10∶1，甚至更优选按体积计至多7∶1，最优选按体积计至多6∶1的水与氧的比例。
在一个优选的实施方案中，气态混合物(i)包含按体积计25％至65％的水和按体积计2％至20％的氧。更优选地，气态混合物(i)包含按体积计40％至50％的水和按体积计5％至10％的氧。
气态混合物(i)优选还包含惰性气体，例如氮或氦或其混合物。优选地，惰性气体是氮。因此，该方法可以包括提供一种或多种惰性气体的源，分离的供应管线可以从该源延伸。优选地，气态混合物(i)还包含按体积计至少25％至65％的惰性气体如氮，更优选地按体积计40％至50％的惰性气体如氮。
优选地，在步骤c)中，以至少50slm(标准升/分钟)，更优选至少100slm，甚至更优选至少150slm，最优选至少190slm；但优选至多350slm，更优选至多300slm，甚至更优选至多250slm，最优选至多210slm的流量输送水。
优选地，在存在时，在步骤c)中，以至少15slm，更优选至少20slm，甚至更优选至少25slm，最优选至少30slm；但优选至多55slm，更优选至多50slm，甚至更优选至多45slm，最优选至多40slm的流量输送氧。优选地，氧以至少15slm，更优选至少20slm，甚至更优选至少25slm，最优选至少30slm；但优选至多55slm，更优选至多50slm，甚至更优选至多45slm，最优选至多40slm的流量输送到气体混合物(iii)中。
优选地，在存在时，在步骤c)中，以至少50slm(标准升/分钟)，更优选至少100slm，甚至更优选至少150slm，最优选至少190slm；但优选至多350slm，更优选至多300slm，甚至更优选至多250slm，最优选至多210slm的流量输送惰性气体如氮。
该方法可以与玻璃基材，优选透明玻璃基材的制造结合进行。在一个实施方案中，可以利用公知的浮法玻璃制造工艺来形成透明玻璃基材。在该实施方案中，透明玻璃基材也可以被称为玻璃带。化学气相沉积(CVD)的优选方法是大气压CVD(例如在浮法玻璃工艺期间进行的在线CVD)。但是，应当理解，该工艺可以与浮法玻璃制造工艺分开使用，或者可以在玻璃带的形成和切割之后利用。
方便地，该方法可以在金属液槽中、在退火炉中或在退火炉间隙中进行。退火炉间隙定义为金属液槽和退火炉之间的区域。在退火炉中，在退火炉间隙中，环境氛围可以从金属液槽的还原氛围变为退火炉中的氧化氛围(大气)。
优选地，步骤b)在非氧化氛围中进行。在本发明的上下文中，术语“非氧化性氛围”是指不包含氧化剂例如氧、过氧化氢或卤素的氛围。优选地，步骤b)在金属液槽中进行。更优选地，步骤b)和c)都在金属液槽中进行。甚至更优选地，步骤b)、c)和d)全部在金属液槽中进行。
优选地，步骤b)通过将玻璃基材的表面暴露于包含硅源、碳源和氧源的气态混合物(ii)而进行。
优选地，硅源是硅烷，例如甲硅烷、二甲基硅烷或乙硅烷、优选甲硅烷。
尽管通常最方便使用在环境条件为气态的不饱和烃，但是碳源优选是不饱和烃化合物，例如烯键式不饱和烃化合物(例如乙烯)，炔键式不饱和化合物(例如乙炔)或芳族化合物(例如甲苯)。不饱和烃优选是烯烃，方便地是含有2-4个碳原子的烯烃。乙烯是特别优选的。
氧源可以是气态氧化物，例如二氧化碳，一氧化碳、水蒸气、二氧化硫和氮的氧化物(一氧化二氮、一氧化氮或二氧化氮)和烯烃，尤其是环氧乙烷。优选地，氧源是二氧化碳。
氧源的其他实例是有机含氧化合物，包括羰基化合物(特别是酮和醛)、醚和醇。通常最方便的方法是在室温下使用蒸气压至少为10mm的化合物，因此，通常使用的任何含氧有机化合物含有不超过8，优选不超过4个碳原子。
气态混合物(ii)优选还包含惰性气体，例如氮或氦或其混合物。优选地，惰性气体是氮。
优选地，将基于TCO的层直接沉积在基于SiCO的层上。可替代地，可以将基于TCO的所述层间接沉积在基于SiCO和/或SiNO的层上，即，可以将基于TCO的所述层沉积于先前在基于SiCO和/或SiNO的层上方沉积的一个或多个层上方。例如，可以将基于TCO的所述层沉积在基于氧化锡的层上方和/或基于二氧化硅的层上方。因此，步骤d)可以进一步包括在沉积基于TCO的层之前，在基于SiCO和/或SiNO的层上方沉积一个或多个层。
优选地，基于TCO的层包括以下一种或多种：掺杂氟的氧化锡(SnO2：F)，掺杂铝、镓或硼的氧化锌(ZnO：Al、ZnO：Ga、ZnO：B)，掺杂锡的氧化铟(ITO)，锡酸镉，ITO：ZnO，ITO：Ti，In2O3，In2O3-ZnO(IZO)，In2O3：Ti，In2O3：Mo，In2O3：Ga，In2O3：W，In2O3：Zr，In2O3：Nb，In2- 2xMxSnxO3(M为Zn或Cu)，ZnO：F，Zn0.9Mg0.1O：Ga，和(Zn，Mg)O：P，ITO：Fe，SnO2：Co，In2O3：Ni，In2O3：(Sn，Ni)，ZnO：Mn和ZnO：Co。优选地，所述基于TCO的层基于掺杂氟的氧化锡(SnO2：F)。最优选地，所述基于TCO的层是掺杂氟的氧化锡(SnO2：F)。
优选地，如果在沉积基于TCO的层之前已经在基于SiCO和/或SiNO的层上方沉积了一个或多个层，则通过将基于SiCO和/或SiNO的层或另一层暴露于气态混合物(iv)来进行步骤d)。为了沉积SnO2：F，优选的气态混合物(iv)包含二甲基二氯化锡(DMT)、氧、蒸汽和氟如HF或三氟乙酸的源。更优选地，气态混合物(iv)还包含惰性气体如氮。
优选地，当透明玻璃基材在450℃至800℃的范围内的温度下，更优选当透明玻璃基材在550℃至770℃的范围内的温度下，进行该工艺。当透明玻璃基材处于这些优选温度下时，沉积CVD涂层提供了更大的涂层结晶度，这可改善可钢化性(耐热处理性)。
优选地，当透明玻璃基材在至少670℃，更优选至少700℃，甚至更优选至少710℃，最优选至少720℃，但优选至多770℃，更优选至多750℃，甚至更优选至多740℃，最优选至多730℃的温度下时，执行步骤b)。
优选地，当透明玻璃基材在至少640℃，更优选至少670℃，甚至更优选至少680℃，最优选至少690℃，但优选至多760℃，更优选至多温度740℃，甚至更优选至多730℃，最优选至多700℃的温度下时，执行步骤c)。
优选地，当透明玻璃基材在至少610℃，更优选至少640℃，甚至更优选至少660℃，最优选至少665℃，但优选至多710℃，更优选至多690℃，甚至更优选至多680℃，最优选至多675℃的温度下时，执行步骤d)。
在某些实施方案中，CVD工艺是动态工艺，其中玻璃基材在步骤b)、c)和d)时移动。优选地，在步骤b)，c)和/或d)期间，玻璃基材以例如大于3m/min的预定速率移动。更优选地，在步骤b)，c)和/或d)期间，玻璃基材以3m/min至20m/min的速率移动。
如上所述，优选地，该方法可以在浮法玻璃生产过程中在基本大气压下进行。可替代地，该过程可以使用低压CVD或超高真空CVD来进行。CVD可以使用气溶胶辅助CVD或直接液体注入CVD来进行。此外，可以使用微波等离子体辅助CVD、等离子体增强CVD、远程等离子体增强CVD、原子层CVD、燃烧CVD(火焰热解)、热线材CVD、金属有机CVD、快速热CVD、气相外延或光引发CVD进行CVD。通常在步骤d)之后(以及在沉积任何PVD涂层之前)将玻璃基材切成片材，以用于从浮法玻璃生产设施到真空沉积设施的存储或方便运输。
如本领域技术人员将理解的，适用于该方法中使用的任何气态混合物中的前体化合物应适用于CVD方法中。这样的化合物在某些时候可以是液体或固体，但却是挥发性的，使得它们可以被气化以用于气态混合物中。一旦处于气态，就可以将前体化合物包括在气态流中并用于该方法中。对于气态前体化合物的任何特定组合，用于实现特定沉积速率和涂层厚度的最佳浓度和流量可以变化。
在某些实施方案中，在步骤b)、c)和d)中的每一个之前，使用一个或多个气体分配器束将气态混合物送入涂覆设备并从涂覆设备排出。优选地，在通过涂覆设备送入之前形成每种气态混合物。例如，可以在连接到涂覆设备的入口的进料管线中混合前体化合物。在其他实施方案中，可以在涂覆设备内形成一种或多种气体混合物。
可以朝向玻璃基材并沿着玻璃基材引导一种或多种气体混合物。利用涂覆设备有助于朝向玻璃基材并沿着玻璃基材引导一种或多种气体混合物。优选地，朝向玻璃基材并沿着玻璃基材以层流的形式引导一种或多种气体混合物。
优选地，涂覆设备横向跨过玻璃基材延伸并且以预定的距离设置在其上方。涂覆设备优选地位于至少一个预定位置。当该工艺与浮法玻璃制造工艺结合使用时，优选将涂覆设备设置在其金属液槽部分内。然而，涂覆设备可以设置在退火炉中，和/或设置在金属液槽与退火炉之间的间隙中。
期望的是，将一种或多种气体混合物保持在低于前体化合物的热分解温度的温度下，以防止在混合物到达玻璃基材的表面之前的预反应。在涂覆设备内，将气态混合物保持在低于其反应温度的温度下并输送到玻璃基材表面附近的位置，该玻璃基材处于高于反应温度的温度下。步骤b)和d)的气态混合物可以在玻璃基材的表面处或附近反应以在其上形成期望的层。
优选地，玻璃基材的被涂覆表面是气体侧表面。涂覆玻璃制造商通常更喜欢在气体侧表面(与浮法玻璃的锡侧表面相对)上沉积涂层，因为在气体侧表面上的沉积可以改善涂层的性能。
优选地，玻璃基材的所述表面是玻璃基材的主表面。优选地，玻璃基材是透明的。透明玻璃基材可以是基于透明金属氧化物的玻璃带或板。优选地，玻璃带或板是透明浮法玻璃带或板，优选低铁浮法玻璃带或板。透明浮法玻璃是指具有如BS EN 572-1和BS EN572-2(2004)所定义的组成的玻璃。对于透明浮法玻璃，Fe2O3的重量含量通常为0.11％。Fe2O3含量小于约0.05重量％的浮法玻璃通常被称为低铁浮法玻璃。这样的玻璃通常具有与其他组分氧化物相同的基本组成，即低铁浮法玻璃也是钠钙硅酸盐玻璃，如同透明浮法玻璃。典型地，低铁浮法玻璃具有小于0.02重量％的Fe2O3。可替代地，玻璃带或板是基于硼硅酸盐的玻璃带或板，基于碱金属铝硅酸盐的玻璃带或板，或基于氧化铝的晶体玻璃带或板。
涂覆的玻璃基材优选显示出至多21欧姆/平方，更优选至多20欧姆/平方，甚至更优选至多19欧姆/平方，最优选至多18.5欧姆/平方，但优选至少5欧姆/平方，更优选至少10欧姆/平方，甚至更优选至少14欧姆/平方，最优选至少15欧姆/平方的薄层电阻。
当根据ASTM D1003-13进行测试时，涂覆的玻璃基材优选显示出至少0.5％，更优选至少0.8％，甚至更优选至少1％，最优选至少1.2％，但优选至少多5％，更优选至多3％，甚至更优选至多2.5％，最优选至多2.3％的雾度。这些优选的雾度值对于光伏电池的效率是有益的。
根据本发明的第二方面，提供了水和任选氧降低由通过实施第一方面的方法制备的涂覆玻璃基材显现出的薄层电阻的用途。
上面关于本发明的第一方面和第二方面阐述的任何特征也可以关于本发明的任何其他方面来利用。本文所述的任何发明都可以在细节上作必要修改后与本文所述的任何其他发明的任何特征组合。应当理解，适用于本发明一个方面的任选特征可以以任何组合和任何数量使用。而且，它们还可以以任何组合和任何数量与本发明的任何其他方面一起使用。这包括但不限于来自任何权利要求的从属权利要求用作本申请的权利要求中的任何其他权利要求的从属权利要求。
将读者的注意力指向与本说明书同时或之前提交的，与本申请有关并向公众开放的所有论文和文件，所有此类论文和文件的内容均通过引用并入本文。
在本说明书中公开的所有特征(包括任何所附权利要求、摘要和附图)和/或如此公开的任何方法或过程的所有步骤可以以任何组合进行组合，除了其中至少一些这样的特征和/或步骤的组合是互斥的以外。
除非另有明确说明，否则本说明书中公开的每个特征(包括任何所附权利要求、摘要和附图)可以由用于相同、等同或相似目的的替代特征代替。因此，除非另有明确说明，否则所公开的每个特征仅是通用系列等同或相似特征的一个例子。
现在将通过以下具体实施方式进一步描述本发明，这些具体实施方式是参照附图通过说明而非限制的方式给出的，其中：
图1是根据本发明的涂覆窗玻璃的横截面示意图；
图2是用于实践浮法玻璃工艺的设备的垂直截面示意图，该设备结合了根据本发明的用于制备涂覆窗玻璃的几个CVD设备。
图1示出了根据本发明某些实施方案的涂覆窗玻璃1的横截面。涂覆窗玻璃1包含透明的浮法玻璃基材2，该透明浮法玻璃基材2已使用CVD顺序涂覆有基于SiCO3的层、基于掺杂氟的氧化锡(SnO2：F)的层4和基于氧化锡(SnO2)的层5。
如上所述，可以在浮法玻璃工艺中结合玻璃基材的制造使用CVD来实施本发明的方法。浮法玻璃工艺通常利用浮法玻璃装置例如图2所示的装置10来进行。然而，应当理解，本文所述的浮法玻璃装置10仅是这种装置的示例。
如图2所示，浮法玻璃装置10可包括通道部分20，熔融玻璃19沿其输送至金属液槽部分11，在其中形成玻璃基材。在该实施方案中，玻璃基材将被称为玻璃带8。然而，应当理解，玻璃基材不限于玻璃带。玻璃带8从液槽部分11前进经过相邻的退火炉12和冷却部分13。金属液槽部分11包括：底部部分14，在其中容纳有熔融锡液槽15、顶板16、相对的侧壁(未示出)和端壁17。顶板16、侧壁和端壁17一起限定了罩(enclosure)18，在其中保持非氧化性氛围以防止熔融锡15的氧化。
在操作中，熔融玻璃19在调节闸板21下方沿着通道20流动，并以受控的量向下流到锡液槽15的表面上。在熔融锡表面上，熔融玻璃19在重力和表面张力以及一定的机械影响下横向铺展，并跨锡槽15前进以形成玻璃带8。在提起辊22上方从液槽部分11移除玻璃带8，然后在对准的辊上被输送通过退火炉12和冷却部分13。涂层的沉积优选在金属液槽部分11中进行，尽管沉积可沿着玻璃生产线进一步进行，例如在金属液槽11和退火炉12之间的间隙28中，或在退火炉中12。
如图2所示，在金属液槽部分11内示出了四个CVD设备9、9A、9B、9C。因此，取决于所需的涂覆层厚度和频率以及步骤c)中所需的气态混合物(i)的量，可期望使用CVD设备9、9A、9B、9C中的一些或全部。可以提供一个或多个另外的涂覆设备(未示出)。一个或多个CVD设备可替代地或另外地位于退火炉间隙28中。通过涂覆机提取槽，然后通过污染控制设备除去任何副产物。例如，在一个实施方案中，利用CVD设备9A形成SiCO层，利用CVD设备9供应水、氧和氮的气态混合物，并且利用相邻的设备9B和9C形成掺杂氟的氧化锡层。
可以在金属液槽部分11中保持合适的非氧化性氛围，通常为氮与氢的混合物(其中氮占优)，以防止构成金属液槽的熔融锡15被氧化。大气气体通过可操作地连接至分配歧管24的导管23进入。非氧化气体以足以补偿正常损失并维持微正压的速率引入，高于环境大气压约0.001至约0.01大气压之间，以防止外部氛围渗透。为了描述本发明的目的，认为上述压力范围构成正常大气压。
CVD通常在基本大气压下进行。因此，金属液槽部分11、退火炉12和/或金属液槽11与退火炉12之间的间隙28中的压力可以基本是大气压。通过在罩18内的辐射加热器25提供用于在金属液槽部分11和罩18中保持期望的温度制度的热量。退火炉12内的氛围通常是氛围，因为没有封闭冷却部分13并且玻璃带8因此向周围氛围开放。随后使玻璃带8冷却至环境温度。为了冷却玻璃带8，可以通过冷却部分13中的风扇26将环境空气引向玻璃带8。还可以在退火炉12内设置加热器(未示出)，用于使玻璃带8的温度随着它从中通过时按照预定制度逐渐减小。
实施例
使用CVD进行所有层的沉积以及层对水或者水和氧的暴露。使用3.2mm钠钙硅玻璃基材在浮法生产线上生产下表1中所示的所有实施例。比较例1-3和实施例4-7以11m/min的平均线速度涂覆。对于所有实施例，SiCO基础层的沉积均在725℃的玻璃温度下进行。
使用单一涂覆机以以下组分将SiCO层沉积在玻璃表面上方：
·N2载气、C2H4、SiH4和CO2。
使用单一涂覆机以以下组分将SnO2层沉积在玻璃表面上方：
·N2载气、O2、二氯化二甲基锡和H2O。
对于每个实施例，使用两个涂覆机以以下组分将SnO2：F层沉积在玻璃表面上方：
·N2载气、O2、二氯化二甲基锡、HF和H2O。
使用单一涂覆机以以下组分将SiCO层暴露于水或者水和氧：
·N2载气、水和任选的O2。
层的厚度如下：SiCO(30-80nm)，SnO2：F(320-370nm)和SnO2(50-100nm)。实施例的雾度值是根据ASTM D1003-13标准使用BYK-Gardner Hazemeter测量的。薄层电阻是使用市售的4点探针按照4点探针法测定的。
表1:SiCO暴露于水或者水和氧的流量
表2：实施例显示的a*、b*、薄层电阻和雾度
从上面表2的结果可以看出，将SiCO层暴露于水导致最终产品的改善(较低)的薄层电阻。水暴露也提供了更高的雾度，这对于PV电池是有益的。
SiCO层暴露于水和氧的组合中导致薄层电阻的进一步降低。
表2中显示的a*和b*值表明，在使用此技术时可以实现适当的中性色。
Claims (23)
1.用于制备涂覆的玻璃基材的化学气相沉积方法，
所述方法包括按顺序的至少以下步骤：
a)提供具有表面的玻璃基材，
b)在玻璃基材的表面上沉积基于SiCO和/或SiNO的层，
c)将基于SiCO和/或SiNO的层暴露于包含水和氧的气态混合物(i)，和
d)随后在基于SiCO和/或SiNO的层上方沉积基于TCO的层；
其中气态混合物(i)包含的水与氧的比例为至少3:1,以体积计；
其中在步骤c)中,以至少50slm的流量输送水；且
其中在步骤c)中,以至少15slm的流量输送氧,
其中所述气态混合物(i)包含按体积计25％至65％的水和按体积计2％至20％的氧，
其中当根据ASTM D1003-13进行测试时，所述涂覆的玻璃基材显示出至少0.5％，但至多5％的雾度。
2.根据权利要求1的方法，其中在步骤c)中将基于SiCO和/或SiNO的层暴露于包含水的气态混合物(i)，从而将氧化物离子引入基于SiCO和/或SiNO的层中。
3.根据权利要求1或权利要求2的方法，其中在没有将另外的层积到基于SiCO和/或SiNO的层上的情况下进行步骤c)。
4.根据权利要求1或2的方法，其中在步骤c)和d)之间，将基于SiCO和/或SiNO的层暴露于包含氧的气态混合物(iii)。
5.根据权利要求1或2的方法，其中在步骤c)中以至少100slm但至多350slm的流量输送水。
6.根据权利要求5的方法，其中在步骤c)中以至少150slm但至多300slm的流量输送水。
7.根据权利要求5的方法，其中在步骤c)中以至少190slm但至多250slm的流量输送水。
8.根据权利要求5的方法，其中在步骤c)中以至多210slm的流量输送水。
9.根据权利要求1或2的方法，其中在步骤c)中，以至少20slm但至多55slm的流量输送氧。
10.根据权利要求9的方法，其中在步骤c)中，以至少25slm但至多50slm的流量输送氧。
11.根据权利要求9的方法，其中在步骤c)中，以至少30slm但至多45slm的流量输送氧。
12.根据权利要求9的方法，其中在步骤c)中以至多40slm的流量输送氧。
13.根据权利要求1或2的方法，其中步骤b)在非氧化氛围中进行。
14.根据权利要求1或2的方法，其中步骤b)、c)和d)全部在金属液槽中进行。
15.根据权利要求1或2的方法，其中通过将所述玻璃基材的表面暴露于包含硅源、碳源和氧源的气态混合物(ii)中来进行步骤b)。
16.根据权利要求1或2的方法，其中将基于TCO的层直接沉积在基于SiCO的层上。
17.根据权利要求1或2的方法，其中当所述玻璃基材处于至少640℃但是至多760℃的温度下时，进行步骤c)。
18.根据权利要求17的方法，其中当所述玻璃基材处于至少670℃，但是至多740℃的温度下时，进行步骤c)。
19.根据权利要求1或2的方法，其中所述涂覆的玻璃基材显示出至多21欧姆/平方但至少5欧姆/平方的薄层电阻。
20.根据权利要求19的方法，其中所述涂覆的玻璃基材显示出至多20欧姆/平方，但至少10欧姆/平方的薄层电阻。
21.根据权利要求1的方法，其中所述涂覆的玻璃基材显示出至少0.8％但至多3％的雾度。
22.根据权利要求1的方法，其中所述涂覆的玻璃基材显示出至少1％但至多2.5％的雾度。
23.根据权利要求1的方法，其中所述涂覆的玻璃基材显示出至少1.2％但至多2.3％的雾度。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1204974A (zh) * | 1996-08-13 | 1999-01-13 | 利比-欧文斯-福特公司 | 玻璃涂层 |
| JP2005029464A (ja) * | 2003-06-20 | 2005-02-03 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 薄膜付きガラス板とその製造方法、およびこのガラス板を用いた光電変換装置 |
| CN101910082A (zh) * | 2007-10-25 | 2010-12-08 | 法国圣戈班玻璃厂 | 覆盖有具有改进的电阻率的层的玻璃基底 |
| CN102378682A (zh) * | 2009-03-18 | 2012-03-14 | 北美Agc平板玻璃公司 | 薄膜涂层及其制备方法 |
| CN102803173A (zh) * | 2010-02-22 | 2012-11-28 | 法国圣-戈班玻璃公司 | 用具有改善的机械强度的层涂布的玻璃基材 |
| CN104718581A (zh) * | 2012-10-17 | 2015-06-17 | 旭硝子株式会社 | 带导电性薄膜的玻璃基板、薄膜太阳能电池、低辐射玻璃基板、带导电性薄膜的玻璃基板的制造方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2780054B1 (fr) * | 1998-06-19 | 2000-07-21 | Saint Gobain Vitrage | Procede de depot d'une couche a base d'oxyde metallique sur un substrat verrier, substrat verrier ainsi revetu |
| US20090091033A1 (en) * | 2005-05-27 | 2009-04-09 | Wei Gao | Fabrication of metal oxide films |
| MY162545A (en) * | 2007-11-02 | 2017-06-15 | Agc Flat Glass Na Inc | Transparent conductive oxide coating for thin film photovoltaic applications and methods of making the same |
| WO2011044325A2 (en) * | 2009-10-08 | 2011-04-14 | Stewart Engineers, Inc. | Methods of nucleation control in film deposition |
| GB201702168D0 (en) * | 2017-02-09 | 2017-03-29 | Pilkington Group Ltd | Coated glazing |
-
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1204974A (zh) * | 1996-08-13 | 1999-01-13 | 利比-欧文斯-福特公司 | 玻璃涂层 |
| JP2005029464A (ja) * | 2003-06-20 | 2005-02-03 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 薄膜付きガラス板とその製造方法、およびこのガラス板を用いた光電変換装置 |
| CN101910082A (zh) * | 2007-10-25 | 2010-12-08 | 法国圣戈班玻璃厂 | 覆盖有具有改进的电阻率的层的玻璃基底 |
| CN102378682A (zh) * | 2009-03-18 | 2012-03-14 | 北美Agc平板玻璃公司 | 薄膜涂层及其制备方法 |
| CN102803173A (zh) * | 2010-02-22 | 2012-11-28 | 法国圣-戈班玻璃公司 | 用具有改善的机械强度的层涂布的玻璃基材 |
| CN104718581A (zh) * | 2012-10-17 | 2015-06-17 | 旭硝子株式会社 | 带导电性薄膜的玻璃基板、薄膜太阳能电池、低辐射玻璃基板、带导电性薄膜的玻璃基板的制造方法 |
Also Published As
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