TWI527247B - Method for preparing optical thin film element with wrinkle structure - Google Patents
Method for preparing optical thin film element with wrinkle structure Download PDFInfo
- Publication number
- TWI527247B TWI527247B TW103100546A TW103100546A TWI527247B TW I527247 B TWI527247 B TW I527247B TW 103100546 A TW103100546 A TW 103100546A TW 103100546 A TW103100546 A TW 103100546A TW I527247 B TWI527247 B TW I527247B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- predetermined
- coating
- preparing
- optical film
- workpiece
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
本發明係有關一種具皺褶結構之光學薄膜元件的製備方法,尤指一種應用電漿製程直接形成具皺褶結構之光學薄膜元件的製備方法。
以較低吸收材料製作之薄膜太陽電池,如非晶矽,在薄膜結構下,無法達到有效的光學吸收,產出高的內部量子效率,有鑑於此,科學家便提出一種所謂的光捕捉(Light-trapping)結構,利用結構對光的散射特性使入射於薄膜太陽電池的光,能經由多次折射與反射,侷限於太陽電池內部,以提升光在電池內行走的光程,達到提升光電轉換效率。
習知薄膜太陽能電池中的背反射層若於表面形成皺摺結構之方式,大多提升溫度以熱退火方式改變其表面結構與膜層晶粒的成長方式,或者使用電化學加工、微噴砂、黃光微影製程並藉由材料本身抗酸鹼強弱與溶液方向進行乾式或濕式之酸鹼蝕刻,藉由上述之方式製作出各種多樣式的背反射層表面皺摺結構,藉此增加北反射層的表面粗糙度,進而提升光散射的強度。
例如中華民國專利號I377687之多晶矽鍺薄膜結合單晶矽基板之太陽電池結構與製造方法所述之具有粗糙面結構,例如中華民國專利號I389327之非晶矽鍺薄膜結合單晶矽基板之太陽電池結構與製造方法所述之具有粗糙面結構,例如中華民國專利號M403751之具高光電轉換效率之太陽能電池結構所述之金字塔形圖案層,以及元智大學林志遠碩士論文”太陽能電池不鏽鋼基板光捕捉改善研究”所述之直接在不銹鋼基板上加工出不規則與規則性微結構,揭示利用前述之製程方式形成。
惟,對於蝕刻製程的化學藥品本身就具有毒性並會造成環境汙染,導致製程後之廢液處理皆須謹慎處理,且於蝕刻製程中酸鹼溶液的濃度易受到環境溫度、溼度等影響造成製程品質與良率不穩定的問題,而因應未來若製作面積增加,其直接導致設備與原料成本增加,相對也提升製程上的難度。
再者,光學鏡頭也因鏡片自身的物理因素限制而無法達到100%的透光率,導致像差的產生,以氧化鑭光學玻璃為例子,其透光率可達到90%以上,剩下的10%則會反射出去而形成炫光,故對於鏡片上鍍膜可以減少眩光的發生,亦可以增强影像的反差和減少照片中的光暈現象,現有的光學鏡頭係為多組鏡片組合而成,而於鏡頭於光學設計的考量上,往往需鍍上多層膜,因化學鍍膜(浸鍍、噴鍍等等)於鍍多層膜時會容易因溫度與各膜層對化學溶液不同的化學作用未影響膜層的物性,故多層膜大多以物理鍍膜方式(蒸鍍、濺鍍等等),因不同膜層各有不同的功用(增透膜、反光膜、濾光膜、偏振膜、保護膜和電熱膜),而其中反光膜目的係為改善光干涉現象而提高透光率,故於鍍膜製程中需精準控制膜層的厚度、均勻性、粗糙度等等。
有鑑於此,考量上述不同應用上對於薄膜元件製備過程中環境的安全性與技術的掌握性,並可有效改善上述之問題,本發明提供一種具皺褶結構之薄膜元件的製備方法,其包含有:提供一製備元件,其係包含有一PVD濺鍍系統,該PVD濺鍍系統具有至少一鍍膜室與一連接鍍膜室之抽氣裝置,該些鍍膜室中分別具有至少一可活動之載台,至少一預定靶材,其係設於該鍍膜室中,而預定靶材可為一金屬、一氧(氮)化物、一參雜氧化物與一混合氧化物之其中一者,依實際需求做選用。
S11:提供一預定工件,其係置於上述PVD濺鍍系統之可活動載台上,而載台設於該預定靶材之對側且彼此不接觸,使預定工件與預定靶材保持一定間距,該預定工件可為一透光或不透光基材,該基材之其一表面可為一平面、一弧面或一曲面。
S12:進行一預定製備參數控制,其係於鍍膜製程前進行下述S13~S16的各項參數控制,使該預定工件上直接沉積具有皺褶結構之薄膜。
S13:鍍膜室之壓力控制,其係於該鍍膜室內通入一工作氣體,並且藉由控制抽氣速率與該工作氣體的流量使鍍膜室於一預定壓力範圍,該預定壓力範圍視不同的PVD濺鍍系統、不同的預定靶材之材質與不同的預定工件之間於鍍膜後的薄膜結構狀態進行調整,在此不限定。
S14:預定工件之溫度控制,其係使PVD濺鍍系統進行升溫,將預定工件加熱並且維持於一預定溫度範圍,該預定溫度範圍視不同的預定靶材之材質與不同的預定工件之間於鍍膜後的薄膜結構狀態進行調整,在此不限定。
S15:一直流功率控制,其係視不同的預定靶材之材質與不同的預定工件之間於鍍膜後的薄膜結構狀態進行調整,而該直流濺鍍功率約介於300W~1200W。
S16:一鍍膜時間控制,其係配合前述之該壓力控制、該溫度控制與該直流功率控制來調整設定磁鐵的Scan速率與來回次數,其用以控制鍍膜製程之薄膜厚度。
S30:於上述S13~S16之各項參數控制設定下直接於預定工件上形成符合條件所需之具有皺褶結構之薄膜。
進一步說明,上述S13~S16係控制該鍍膜室之氣體分子濃度、該預定工件與沉積粒子間的反應溫度、入射粒子動能與角度使薄膜可選擇性以層狀方式或柱狀方式成長,並使薄膜表面可達到符合條件需求之表面粗糙度。
綜所上述,本發明可直接於電漿沉膜過程中,可製作出具有表面皺褶結構,不需要額外的高溫熱退火處理以及酸鹼化學溶液蝕刻之後製程處理,而本發明主要利用晶粒尺寸與分佈作為皺褶結構,不須額外的加溫系統,只需調升直流偏壓與沉積速率,提高薄膜的總自由能,均有利於大晶粒之成長,此外,藉由電漿沉積薄膜機制可避免利用化學方式所產生的不穩定因素,更進一步
可於光學鏡頭鍍膜、LED二次光學設計等光學薄膜元件上的應用。
100‧‧‧預定工件
200‧‧‧背反射層
210‧‧‧金屬層
220‧‧‧透明導電氧化物層
221‧‧‧皺褶結構
300‧‧‧背反射層
310‧‧‧第一透明導電氧化物層
311‧‧‧皺褶結構
320‧‧‧金屬層
330‧‧‧第二透明導電氧化物層
400‧‧‧半導體層
410‧‧‧第一型半導體層
420‧‧‧本質半導體層
430‧‧‧第二型半導體層
500‧‧‧透明導電層
S10~S16‧‧‧以PVD方式濺鍍具皺褶結構之光學薄膜元件之步驟
S20~S26‧‧‧以CVD方式沉積具皺褶結構之光學薄膜元件之步驟
S30‧‧‧以PVD方式完成具皺褶結構之光學薄膜元件
S40‧‧‧以CVD方式完成具皺褶結構之光學薄膜元件
圖1係為本發明之製備方法示意圖。
圖2係為本發明應用於具皺褶結構之背反射層的薄膜太陽能電池結構一實施例示意圖。
圖3係為本發明應用於具皺褶結構之背反射層的薄膜太陽能電池結構另一實施例示意圖。
圖4係為不同磁鐵來回次數下之AZO晶粒於波長300~1000nm的穿透率與片電阻值比較圖。
圖5A~5B係為本發明之DC_AZO與RF_AZO之表面分別於於SEM觀察圖。
圖6A~6B係為本發明之DC_AZO與RF_AZO之光學霧度量測結果示意圖。
圖7A~7B係為本發明之DC_AZO與RF_AZO之IV-curve量測結果示意圖。
圖8A係為本發明之DC_AZO與RF_AZO之各項製程參數與片電阻量測結果示意圖。
圖8B係為本發明所述具有DC_AZO與RF_AZO之薄膜太陽能電池各項數值示意圖。
以下係藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式,所屬技術領域中具有通常知識者可藉由本說明書所揭露之內容,輕易的了解本發明所述之目的。
請配合參考圖1所示,本發明係提供一種具皺褶結構之光學薄膜元件的製備方法,其無須經由蝕刻製程,僅藉由一DC濺鍍系統直接形成該具皺褶結構之光學薄膜元件,或者藉由一CVD系統直接形成該具皺褶結構之光學薄膜元件。
根據Morse Potential進行沉積粒子與基板模擬分析,於沉膜製程中的各項參數(如沉積粒子的動能、入射角度、基板溫度等),均對薄膜性質有關鍵性的影響,而依不同產品應用上的條件需
求,調整該沉膜製程上的各項參數致使得到不同薄膜表面粒子的平均動能與表面擴散能力,可控制薄膜可分別以層狀方式或者柱狀方式成長,使成長完成的薄膜表面符合條件所需的皺褶結構。
本發明之一實施方式如下所示:S10:提供一製備元件,其係包含有一PVD濺鍍系統,該PVD濺鍍系統具有至少一鍍膜室與一連接鍍膜室之抽氣裝置,該些鍍膜室中分別具有至少一可活動之載台,至少一預定靶材,其係設於該鍍膜室中,而預定靶材可為一金屬、一氧(氮)化物、一參雜氧化物與一混合氧化物之其中一者,而該金屬可為Al、Ag、Ti等,該氧(氮)化物可為ZnO、CdO等,該參雜氧化物可為ITO、IZO、GZO、AZO等,該混合氧化物可為In2O3-ZnO、CdInO4等,依實際需求做選用。
呈上述S10所述,進一步說明,PVD濺鍍系統可為一DC磁控濺鍍系統、一射頻磁控濺鍍系統、一脈衝式磁控濺鍍系統或者一HIPIMS系統之其中一者,在此不限定,依實際需求做選用。
S11:提供一預定工件,其係置於上述PVD濺鍍系統之可活動載台上,而載台設於該預定靶材之對側且彼此不接觸,使預定工件與預定靶材保持一定間距,該預定工件可為一透光或不透光基材,該基材之其一表面可為一平面、一弧面或一曲面。
S12:進行一預定製備參數控制,其係於鍍膜製程前進行下述S13~S16的各項參數控制,使該預定工件上直接沉積具有皺褶結構之薄膜。
S13:鍍膜室之壓力控制,其係於該鍍膜室內通入一工作氣體,並且藉由控制抽氣速率與該工作氣體的流量使鍍膜室於一預定壓力範圍,該預定壓力範圍視不同的PVD濺鍍系統、不同的預定靶材之材質與不同的預定工件之間於鍍膜後的薄膜結構狀態進行調整,在此不限定。
S14:預定工件之溫度控制,其係使PVD濺鍍系統進行升溫,將預定工件加熱並且維持於一預定溫度範圍,該預定溫度範圍視不同的預定靶材之材質與不同的預定工件之間於鍍膜後的薄膜結
構狀態進行調整,在此不限定。
S15:一直流功率控制,其係視不同的預定靶材之材質與不同的預定工件之間於鍍膜後的薄膜結構狀態進行調整,而該直流濺鍍功率約介於300W~1200W。
S16:一鍍膜時間控制,其係配合前述之該壓力控制、該溫度控制與該直流功率控制來調整設定磁鐵的Scan速率與來回次數,其用以控制鍍膜製程之薄膜厚度。
S30:於上述S13~S16之各項參數控制設定下直接於預定工件上形成符合條件所需之具有皺褶結構之薄膜。
進一步說明,上述S13~S16係控制該鍍膜室之氣體分子濃度、該預定工件與沉積粒子間的反應溫度、入射粒子動能與角度使薄膜可選擇性以層狀方式或柱狀方式成長,並使薄膜表面可達到符合條件需求之表面粗糙度。
而本發明之另一實施方式如下所示:S20:提供一製備元件,其係包含有一CVD系統,該CVD系統具有至少一反應室與一連接該反應室之抽氣裝置,該反應室中具有一載台,該CVD系統可為一PECVD系統、一VHF-PECVD系統或一HDP-PECVD系統之其中一者,在此不限定,依實際需求做選用。
S21:提供一預定工件,其係置於該載台上,該預定工件可為一透光或不透光基材,該基材之其一表面可為一平面、一弧面或一曲面。
S22:進行一預定製備參數控制之沉膜製程,其係於於沉膜製程前進行下述S23~S26的各項參數控制,使該預定工件上沉積該具有皺褶結構之薄膜。
S23:該反應室之壓力控制,其係於該反應室內通入一反應氣體,該反應氣體視所不同產品應用上之需求而有所不同,故於此不限定,而藉由監控該反應氣體之反應速率調整該反應氣體的流量與抽氣速率使該反應室維持於一預定壓力範圍,該預定壓力範圍視該反應室中反應氣體的濃度與不同的預定工件之間於沉膜後
的薄膜結構狀態進行調整,在此不限定。
S24:該預定工件之溫度控制,其係使CVD系統進行升溫,將預定工件加熱並且維持於一預定溫度範圍,該預定溫度範圍視不同的反應氣體與不同的預定工件之間於沉膜後的薄膜結構狀態進行調整,在此不限定。
S25:一射頻功率控制,其係視不同的反應氣體與不同的預定工件之間於沉膜後的薄膜結構狀態進行調整,而RF功率約介於300W~1200W,RF頻率約為2MHz~50MHz之間。
S26:一反應時間控制,其係配合前述該流量控制、該溫度控制與該功率控制來調整設定該反應時間,其用以控制沉膜製程中之薄膜厚度。
S40:於上述S23~S26之各項參數控制設定下直接於預定工件上形成符合條件所需之具有皺褶結構之薄膜。
進一步說明藉由該預定製備參數控制該反應室之氣體分子濃度、該預定工件與沉積粒子間的反應溫度、入射粒子動能與角度使薄膜可選擇性以層狀方式或柱狀方式成長,並使薄膜表面可達到符合條件需求之表面粗糙度。
請配合參考圖2所示,其係為本發明之製備方法應用於形成具有皺褶結構之背反射層之薄膜太陽能電池之一實施方式。
承上所述,該PVD濺鍍系統係為脈衝式磁控濺鍍系統,該系統具有兩個或兩個以上之鍍膜室,而該些鍍膜室中分別設有該些預定靶材,該些預定靶材可分別為一含銀(Ag)之金屬靶材,以及一參雜鋁之氧化鋅(AZO)靶材,而該鍍膜室進行抽真空使壓力維持在2x10-5torr左右,並將該鍍膜室升溫至250℃左右。
承上所述,一預定工件100係可為一可撓式基板,該可撓式基板可為一不銹鋼基板或一聚乙烯對苯二甲酸酯(PET),而本實施例中係選用不銹鋼基板為例進行下述說明,該不鏽鋼基板分別具有一上表面與一下表面,使用厚度為120μm之430不鏽鋼(Stainless steel,S.S),首先將丙酮、異丙醇及去離子水分別置入超音波洗淨器中,以去除不鏽鋼基板表面之有機汙染物,隨後以高壓氣體吹
乾表面水分並利用加熱平台將不鏽鋼片烤乾10分鐘,已完成不鏽鋼表面清潔動作。
該工作氣體可為一氦氣、一氖氣、一氬氣、一氪氣、一氮氣、一氫氣、一氧氣之其中一者或者複數者,該預定壓力範圍為10-4torr~10-2torr,該預定溫度範圍為25℃~200℃,該直流功率控制為300~1200W,而脈衝時間控制為0~350KHz/0~2.8μs之間。
承上所述,本實施例中藉由該鍍膜室之壓力控制、該預定工件之溫度控制、該直流功率控制與該鍍膜時間控制,選擇性於該基板其一表面形成一具有皺褶結構之背反射層200,而形成方式如以下所述:預定工件100先於其一鍍膜室中於以上述製備參數下濺鍍一金屬層210,再將預定工件置入另一鍍膜室中,於金屬層210上沉積一透明導電氧化物層220,而遠離金屬層210之透明導電氧化物層220一側表面具有皺褶結構221,其中,透明導電氧化物層220之形成所用該工作氣體可為氬氣與氫氣,其流量分別為100sccm(氬氣)、5sccm(氫氣),該預定壓力範圍為10-3torr左右,該溫度控制範圍為150℃左右,該直流功率控制為500W,而脈衝時間控制為0~350KHz/0~2.8μs之間,磁鐵的scan速率為30mm/s,並且調整來回次數(25t、50t、100t、200t)觀察鍍膜後之膜層厚度與表面粗糙度。
爾後再於透明導電氧化物層220上再依序形成至少一半導體層400與至少一透明導電層500,半導體層400可為一第一型半導體層410、一本質半導體層420與一第二型半導體層430所組成,第一型半導體層410與第二型半導體層430可選擇性為一p型半導體或n型半導體,而透明導電層500可為一氧(氮)化物、一參雜氧化物與一該混合氧化物之其中一者,依實際需求做選用,在此不限定。
請配合參考圖4所述,此圖係為本實施例中磁鐵以不同來回次數下,AZO晶粒不同大小程度在波長300~1000nm的穿透率以及片電阻值,而AZO晶粒隨鍍膜時間之增加而上升,以速率30
mm/s來回25和50趟其粗糙程度約20~50nm,來回200趟的晶粒大小達到150nm以上。
請配合參考圖3所示,其係為本發明之製備方法應用於形成具有皺褶結構之背反射層之薄膜太陽能電池之另一實施方式,其選用一預定表面粗糙度範圍為50nm以下,膜厚為~60nm之AZO薄膜的製備條件,並於常溫下分別以上述實施例所述之PVD方式與CVD方式進行下述實施方式說明,而與上述實施例相似之處於此不再另行贅述。
以PVD之實施方式:預定工件100先於上述該PVD濺鍍系統之其一鍍膜室中濺鍍一具有皺褶結構311之第一透明導電氧化物層310,再將預定工件100置入另一鍍膜室,於透明導電氧化物層310上濺鍍一金屬層320,爾後將預定工件100再置入另一鍍膜室中,於金屬層320上濺鍍一第二透明導電氧化物層330,爾後再於透明導電氧化物層330上再依序形成上述之半導體層400與透明導電層500。
以CVD之實施方式:預定工件100先於上述該CVD系統之反應室中沉積該具有皺褶結構311之第一透明導電氧化物層310,再將該預定工件置入上述該PVD濺鍍系統之鍍膜室中,於透明導電氧化物層310上濺鍍金屬層320,爾後將預定工件100再置入該反應室中,於金屬層320上沉積該第二透明導電氧化物層330,其中,該第一與第二透明導電氧化物層310/330所用之反應氣體可為一鍺烷、一矽烷、一磷化氫、一乙硼烷、一甲烷、一氫氣與一氬氣,而氬氣之流量可為100sccm,氫氣的流量可為5sccm,該預定壓力範圍為1~10m torr之間,RF濺鍍功率為500W,RF頻率控制為13.56MHz,進一步說明,因沉膜速率約為PVD方式慢0.25倍,其該反應時間係為前述之該鍍膜時間約4倍左右,爾後再於透明導電氧化物層330上再依序形成上述之半導體層400與透明導電層500。
進一步說明,上述兩實施方式之第一透明導電氧化物層310、金屬層320與第二透明導電氧化物層330分別於遠離預定工件100
之一側表面具有皺褶結構,而兩實施方式所形成具皺褶結構之背反射層以下係以DC_AZO(PVD方式),以及RF_AZO(CVD方式)稱之並進行說明。
承上所述,再請配合參考圖5A~5B、6A~6B、7A~7B、8A~8B所示,其係為上述兩實施方式於不同沉積時間形成相同膜厚下與不銹鋼標準片的SEM、光學霧度(Haze)量測、片電阻量測、IV-curve量測之比較。
進一步說明,光學霧度原理係為入射光打到樣品時,偏離入射光方向的散射光與透射光通量之比,可反映出試片的光散射能力。本發明所提供之具皺褶結構之背反射層,必須含有高反射率及霧度效果,如此,才能將入射到太陽能電池的光程增加,造成光捕捉效應並有效提升短路電流值。
由於太陽能電池本身具有二極體特性,所以我們可以藉由量測電壓電流,得知太陽電池特性與效率,首先,必須知道開路電壓(Voc)與短路電流(Jsc)為何,前者相當如太陽能電池兩端電極的端點電壓,後者是將照光的太陽電池兩端電極用金屬線直接連接所測出的電流,接著,定義太陽電池整體特性好壞取決於填充因子(Fill Factor,F.F),其式子如下:F.F=(Vmax*Imax)/(Voc*Jsc)=Pmax/(Voc*Jsc)
當填充因子的數值接近1,表示該元件的串聯電阻與暗電流很小,相對地轉換效率也就越好,其光電轉換效率是由開路電壓、短路電流、入射功率及填充因子所控制,轉換效率(Eff)式子如下:Eff=(F.F*Voc*Jsc)/Pin*100%
Voc為開路電壓,Jsc為短路電流,Pin為入射功率。
由圖5A~5B所示可知RF_AZO之表面粗糙程度確實比DC_AZO要來的平坦許多,由圖6A~6B所示可知由於皺褶結構關係,霧度相較於不鏽鋼標準片整體都提升1倍至2倍以上,由此可知,此表面對於太陽電池光散射效果層具有相當的助益。
由圖7A~7B與8A~8B所示,Jsc係為短路電流密度,從Jsc來上述兩者皆明顯超過10mA/cm2,相較標準片均上升10~14%,可
見在背反射層加入皺褶結構確實提升光捕捉效應,造成短路電流的上升,至於填充係數(F.F)方面,RF_AZO由於沉積速率低且時間長,膜層表面也更加緻密,緻密的膜層結構有助於降低膜層間的阻抗,因此由數據上可看出F.F.具有小幅提升,且根據開路電壓、短路電流及填充係數增高,光電轉換效率也將會明顯變大,在本實驗報告中,具有粗糙表面之反射層可提高太陽電池整體特性,其中以RF射頻濺鍍法所鍍製出的反射層之轉換效率可從4.14%提升至5.23%,光電效率可整體提升26.3%。
綜所上述,本發明所述之具皺褶結構之光學薄膜元件的製備方法,無須採用任何的後製程處理方式,只需改變電漿製備參數,即可做出具有皺褶表面之薄膜元件,並且根據上述各項實驗測試結果驗證,可改善習知技術利用蝕刻製程進行表面粗糙化的製程所帶來的問題(如下):
1.不增加材料成本情況下,可提升太陽電池光電轉換效率。
2.直接於電漿沉膜過程中,可製作出具有表面皺褶結構,不需要額外的高溫熱退火處理以及酸鹼化學溶液蝕刻之後製程處理。
3.電漿沉膜過程穩定性與均勻性高、可進行大面積產品的製作。
4.本發明係利用晶粒尺寸與分佈作為皺褶結構,不須額外的加溫系統,只需調升直流偏壓與沉積速率,提高薄膜的總自由能,均有利於大晶粒之成長,此外,藉由電漿沉積薄膜機制可避免利用化學方式所產生的不穩定因素。
5.本發明之製備方法更可應用於其他薄膜光學產業上,例如光學鏡頭、LED二次光學設計等等。
惟以上所述之具體實施例,僅係用於例釋本發明之特點及功效,而非用於限定本發明之可實施範疇,於未脫離本創作上揭示之精神與技術範疇下,任何運用本發明所揭示內容而完成之等效改變、修飾或是等效元件之數量變更,均仍應為下述之申請專利範圍所涵蓋。
S10~S16‧‧‧以PVD方式濺鍍具皺褶結構之光學薄膜元件之步驟
S20~S26‧‧‧以CVD方式沉積具皺褶結構之光學薄膜元件之步驟
S30‧‧‧以PVD方式完成具皺褶結構之光學薄膜元件
S40‧‧‧以CVD方式完成具皺褶結構之光學薄膜元件
Claims (20)
- 一種具皺褶結構之光學薄膜元件的製備方法,其包含有:提供一製備元件,其係包含有:一PVD濺鍍系統,其係具有至少一鍍膜室與一連接該鍍膜室之抽氣裝置,該些鍍膜室中分別具有至少一可活動之載台;至少一預定靶材,其係分別設於該鍍膜室中,該預定靶材可為一金屬、一氧氮化物、一參雜氧化物與一混合氧化物之其中一者;一預定工件,其係置於該載台上,而該載台設於該預定靶材之對側且彼此不接觸;進行一預定製備參數控制之鍍膜製程,其係於該預定工件上直接沉積該具有皺褶結構之薄膜,該預定製備參數控制之鍍膜製程包含有:該鍍膜室之壓力控制,其係於該鍍膜室內通入一工作氣體,並且藉由控制抽氣速率與該工作氣體的流量使該鍍膜室於一預定壓力範圍;該預定工件之溫度控制,其係將該預定工件於一預定溫度範圍;一直流功率控制,其係控制DC濺鍍功率於300W~1200W之間;一鍍膜時間控制,其係配合前述之該壓力控制、該溫度控制與該直流功率控制來調整磁鐵的Scan速率與來回次數用以控制膜層厚度;進一步說明,藉由該預定製備參數控制該鍍膜室之氣體分子濃度、該預定工件與沉積粒子間的反應溫度、入射粒子動能與角度使薄膜可選擇性以層狀方式或柱狀方式成長。
- 一種如申請專利範圍第1項所述之具皺褶結構之光學薄膜元件的製備方法,其係應用於薄膜太陽能電池之具皺褶結構之背反射層的製備方法,包含有: 提供該製備元件,該製備元件具有至少兩個該鍍膜室,該些鍍膜室係分別進行抽真空使壓力低於10-4torr,而將該些鍍膜室的分別升溫至100℃以上;該預定工件係可為一可撓式基板,該預定工件分別具有一上表面與一下表面;藉由該些鍍膜室之壓力控制、該預定工件之溫度控制、該直流功率控制與該鍍膜時間控制,可選擇性於該上表面或該下表面形成該具皺褶結構之背反射層;其中,該背反射層之形成可為以下方式:A.先將該預定工件置入其中一該鍍膜室沉積一金屬層,再置入另一該鍍膜室中於該金屬層上沉積一透明導電氧化物層,進一步說明,遠離該金屬層之該透明導電氧化物層一側具有皺褶結構;B.先將該預定工件置入其中一該鍍膜室沉積一第一透明導電氧化物層,再置入另一該鍍膜室中於該透明導電氧化物層上形成一金屬層,爾後再置入其一該鍍膜室中於該金屬層上沉積一第二透明導電氧化物層,進一步說明,該第一透明導電氧化物層、該金屬層與該第二透明導電氧化物層分別於遠離該預定工件之一側表面具有皺褶結構;其中,上述兩種方式所形成具皺褶結構之背反射層具有一預定表面粗糙度範圍。
- 如申請專利範圍第2項所述之具皺褶結構之光學薄膜元件的製備方法,其中該PVD濺鍍系統可為一DC磁控濺鍍系統、一射頻磁控濺鍍系統、一脈衝式磁控濺鍍系統或者一HIPIMS系統。
- 如申請專利範圍第3項所述之具皺褶結構之光學薄膜元件的製備方法,其中該工作氣體可為氦氣、氖氣、氬氣、氪氣、氮氣、氫氣、氧氣之其中一者或者複數者。
- 如申請專利範圍第4項所述之具皺褶結構之光學薄膜元件的製備方法,其中該些預定靶材之其中一者可為一含銀之金屬靶 材,另一者可為一參雜鋁之氧化鋅(AZO)。
- 如申請專利範圍第5項所述之具皺褶結構之光學薄膜元件的製備方法,其中該工作氣體可包含有氬氣與氫氣,而氬氣之流量可為100sccm,氫氣的流量可為5sccm。
- 如申請專利範圍第6項所述之具皺褶結構之光學薄膜元件的製備方法,其中該預定壓力範圍為10-4torr~10-2torr,該預定溫度範圍為25℃~200℃。
- 如申請專利範圍第7項所述之具皺褶結構之光學薄膜元件的製備方法,其中該直流功率控制為500W,而脈衝時間控制為0~350KHz/0~2.8μs之間。
- 如申請專利範圍第8項所述之具皺褶結構之光學薄膜元件的製備方法,其中磁鐵的scan速率為30mm/s,而來回次數介於25~50次之間。
- 一種具皺褶結構之光學薄膜元件的製備方法,其包含有:提供一製備元件,其係包含有:一CVD系統,其係具有至少一反應室與一連接該反應室之抽氣裝置,該反應室中具有一載台;一預定工件,其係置於該載台上;進行一預定製備參數控制之沉膜製程,其係於該預定工件上直接沉積該具有皺褶結構之薄膜,該預定製備參數控制之沉膜製程包含有:該反應室之壓力控制,其係於該反應室內通入一反應氣體,並且藉由監控該反應氣體之反應速率調整該反應氣體的流量與抽氣速率使該反應室於一預定壓力範圍;該預定工件之溫度控制,其係將該預定工件於一預定溫度範圍中;一射頻功率控制,其係RF功率於300W~1200W,而RF頻率為2MHz~50MHz之間;一反應時間控制,其係配合前述該流量控制、該溫度控制與該功率控制來調整反應時間用以控制膜層厚度; 進一步說明藉由該預定製備參數控制該反應室之氣體分子濃度、該預定工件與沉積粒子間的反應溫度、入射粒子動能與角度使薄膜可選擇性以層狀方式或柱狀方式成長。
- 一種如申請專利範圍第10項所述之具皺褶結構之光學薄膜元件的製備方法,其係應用於薄膜太陽能電池之具皺褶結構之背反射層的製備方法,包含有:提供一PVD濺鍍系統,其係具有至少一鍍膜室與一連接該鍍膜室之抽氣裝置,該鍍膜室中具有至少一可活動之載台與至少一預定靶材,而該鍍膜室進行抽真空使壓力低於10-4torr,該鍍膜室的升溫至100℃以上,而該預定靶材可為一金屬、一氧氮化物、一參雜氧化物、一混合氧化物之其中一者;提供該製備元件,其係該反應室中進行抽真空使壓力低於10-4torr,而將該反應室的升溫至200℃以上;該預定工件係可為一可撓式基板,該預定工件分別具有一上表面與一下表面;藉由該反應室之壓力控制、該預定工件之溫度控制、該射頻功率控制與該反應時間控制,可選擇性於該上表面或該下表面形成該具皺褶結構之背反射層;其中,該背反射層之形成可為以下方式:A.該預定工件先於該鍍膜室中濺鍍一金屬層,再將該預定工件置入該反應室中,於該金屬層上沉積一透明導電氧化物層,進一步說明,遠離該金屬層之該透明導電氧化物層一側表面具有皺褶結構;B.該預定工件先於該反應室中沉積一具有皺褶結構之第一透明導電氧化物層,再將該預定工件置入該鍍膜室,於該透明導電氧化物層上濺鍍一金屬層,爾後將該預定工件再置入該反應室中,於該金屬層上沉積一第二透明導電氧化物層,進一步說明,該第一透明導電氧化物層、該金屬層與該第二透明導電氧化物層分別於遠離該預定工件之一側表面具有皺褶結構;其中,上述兩種方式所形成具皺褶結構之背反射層具有一 預定表面粗糙度範圍。
- 如申請專利範圍第11項所述之具皺褶結構之光學薄膜元件的製備方法,其中該CVD系統可為一PECVD系統、一VHF-PECVD系統或一HDP-PECVD系統。
- 如申請專利範圍第12項所述之具皺褶結構之光學薄膜元件的製備方法,其中該反應氣體可為一鍺烷、一矽烷、一磷化氫、一乙硼烷、一甲烷、一氫氣與一氬氣之其中一者或複數者。
- 如申請專利範圍第13項所述之具皺褶結構之光學薄膜元件的製備方法,其中該預定靶材可為一含銀之金屬靶材。
- 如申請專利範圍第14項所述之具皺褶結構之光學薄膜元件的製備方法,其中該反應氣體包含有氬氣與氫氣,而氬氣之流量可為100sccm,氫氣的流量可為5sccm。
- 如申請專利範圍第13項所述之具皺褶結構之光學薄膜元件的製備方法,其中該預定壓力範圍為1~10m torr之間,該預定溫度範圍為25℃~200℃。
- 如申請專利範圍第14項所述之具皺褶結構之光學薄膜元件的製備方法,其中RF濺鍍功率控制為500W,而RF頻率控制為13.56MHz。
- 如申請專利範圍第8或15項所述之具皺褶結構之光學薄膜元件的製備方法,其中該反應時間係為該鍍膜時間的3~5倍之間。
- 如申請專利範圍第8或15項所述之具皺褶結構之光學薄膜元件的製備方法,其中該預定表面粗糙度可介於20~50nm之間。
- 如申請專利範圍第2或10項所述之具皺褶結構之光學薄膜元件的製備方法,其中該預定工件可為一不銹鋼基板或一聚乙烯對苯二甲酸酯(PET)。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
TW103100546A TWI527247B (zh) | 2014-01-07 | 2014-01-07 | Method for preparing optical thin film element with wrinkle structure |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
TW103100546A TWI527247B (zh) | 2014-01-07 | 2014-01-07 | Method for preparing optical thin film element with wrinkle structure |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
TW201528525A TW201528525A (zh) | 2015-07-16 |
TWI527247B true TWI527247B (zh) | 2016-03-21 |
Family
ID=54198406
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
TW103100546A TWI527247B (zh) | 2014-01-07 | 2014-01-07 | Method for preparing optical thin film element with wrinkle structure |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
TW (1) | TWI527247B (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI701686B (zh) * | 2016-03-29 | 2020-08-11 | 日商愛發科股份有限公司 | 附透明導電膜之基板之製造方法、附透明導電膜之基板之製造裝置、附透明導電膜之基板、及太陽電池 |
-
2014
- 2014-01-07 TW TW103100546A patent/TWI527247B/zh not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI701686B (zh) * | 2016-03-29 | 2020-08-11 | 日商愛發科股份有限公司 | 附透明導電膜之基板之製造方法、附透明導電膜之基板之製造裝置、附透明導電膜之基板、及太陽電池 |
US11674217B2 (en) | 2016-03-29 | 2023-06-13 | Ulvac, Inc. | Method of manufacturing substrate with a transparent conductive film, manufacturing apparatus of substrate with transparent conductive film, substrate with transparent conductive film, and solar cell |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TW201528525A (zh) | 2015-07-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6331672B1 (en) | Photovoltaic cell and method for manufacturing the same | |
JP5734431B2 (ja) | 太陽電池専用の表面凹凸付き導電ガラスとその製造方法及び応用 | |
Araújo et al. | Ultra-fast plasmonic back reflectors production for light trapping in thin Si solar cells | |
CN102712999B (zh) | 涂覆基材的方法 | |
Zhang et al. | Thin-film silicon solar cells on dry etched textured glass | |
EP2561548A1 (en) | Improved method for manufacturing a photovoltaic cell comprising a tco layer | |
EP2469603A1 (en) | Improved method for manufacturing a photovoltaic device comprising a TCO layer | |
TWI381537B (zh) | 太陽能電池裝置及其製造方法 | |
Kepceoğlu et al. | Nonlinear optical properties of zinc oxide thin films produced by pulsed laser deposition | |
TWI527247B (zh) | Method for preparing optical thin film element with wrinkle structure | |
US10103282B2 (en) | Direct texture transparent conductive oxide served as electrode or intermediate layer for photovoltaic and display applications | |
Kartal et al. | Investigation of Structural, Optical, and Electrical Properties of Ito Films Deposited at Different Plasma Powers: Enhanced Performance and Efficiency in SHJ Solar Cells | |
KR20120021849A (ko) | 전자-빔을 이용한 알루미늄이 첨가된 산화아연 박막의 제조방법 | |
Sher et al. | The photovoltaic potential of femtosecond-laser textured amorphous silicon | |
KR101315065B1 (ko) | 태양전지 및 그 제조방법 | |
KR101092695B1 (ko) | 박막 태양전지용 투명 전극의 텍스처 구조 형성방법 및 투명 전극 | |
Singh et al. | Development of Textured Electrode, Index Matching Layer and Nanostructured Materials for Light Trapping inside Photovoltaic devices | |
Dasgupta et al. | Fabrication and mathematical modelling of a ITO-Al2O3-Si SIS solar cell | |
Lee et al. | Oxygen-controlled seed layer in DC sputter-deposited ZnO: Al substrate for Si thin-film solar cells | |
US20190334042A1 (en) | Transparent conducting film based on zinc oxide | |
Jung et al. | Backside etching process for enhancing the light trapping capacity and electrical properties of Micromorph tandem solar cells | |
KR101573675B1 (ko) | 박막형 태양전지 및 그 제조 방법 | |
Hussein et al. | Review on Surface Texturing Method for Solar Cell Efficiency Enhancement | |
Poonthong et al. | Surface Characterization of Nanostructured ITO Films of Oxygen Plasma Gas by Magnetron Sputtering for Dye-Sensitized Solar Cells Applications | |
RU2505888C1 (ru) | Способ получения слоя прозрачного проводящего оксида на стеклянной подложке |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees |