[發明專利]透明導電氧化物鍍膜玻璃及其制備方法

有效

• 申請號: 201210169185.X
• 申請日: 2012-05-28
• 公開（公告）號: CN103448323A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 何進;劉明剛;譚小安
• 申請（專利權）人: 中國南玻集團股份有限公司
• 主分類號: B32B17/06
• 分類號: B32B17/06;C03C17/34
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 鄧云鵬

技術領域

本發明涉及特種玻璃制備領域，特別是涉及一種透明導電氧化物鍍膜玻璃及其制備方法。

背景技術

TCO（Transparent?conducting?oxide）玻璃，即透明導電氧化物鍍膜玻璃，是在平板玻璃表面通過物理或者化學鍍膜的方法均勻鍍上一層透明的導電氧化物而得到的。

透明導電氧化物鍍膜玻璃在硅基薄膜太陽能電池中充當電池的前電極，起著透光和收集電流的作用。在硅基薄膜太陽能電池中，非晶硅的光吸收主要集中在可見光（380nm～780nm）范圍內，其電池結構為P、I、N三層非晶硅膜組成，其中本征非晶硅層即I層是光生載流子的產生區域。當太陽光照射到非晶硅薄膜太陽能電池后時，能量大于或等于I層非晶硅能帶寬度的光子（對應特定光波長）被處于價帶的電子吸收，光子把能量轉移給電子，電子獲得能量后躍遷到導帶形成光生電子-空穴對，該電子-空穴對在PN結的內建電場作用下分別向P、N區域做定向移動，從而形成光生電流。而能量低于I層非晶硅能帶寬度的光子則不足以使價帶中的電子躍遷到導帶，因此不能被太陽能電池吸收而白白浪費掉。對于太陽能光譜其范圍為300nm~2500nm，其能量的主要集中區域為可見光區域和近紅外區域。

相對于晶硅太陽能電池，薄膜太陽能電池的發電功率偏低。傳統的薄膜太陽能電池所采用的透明導電氧化物鍍膜玻璃的能夠吸收的太陽光的光譜范圍較窄，其利用的太陽光主要集中在可見光區域，近紅外區域的太陽光中能量大部分被浪費。

發明內容

基于此，針對傳統的薄膜太陽能電池所采用的透明導電氧化物鍍膜玻璃的能夠吸收的太陽光的光譜范圍較窄的問題，有必要提供一種能夠吸收光譜范圍較寬的太陽光的透明導電氧化物鍍膜玻璃及其制備方法。

一種透明導電氧化物鍍膜玻璃，包括依次層疊的如下結構：

玻璃基體、屏蔽層以及透明導電氧化物層；

所述透明導電氧化物層的氧化物的晶粒尺寸從靠近所述屏蔽層一側向遠離所述屏蔽層一側逐漸變小。

在一個實施例中，所述屏蔽層的折射率從靠近所述玻璃基體一側向遠離所述玻璃基體一側逐漸變大，折射率的變化范圍為1.48~1.56。

在一個實施例中，所述屏蔽層的材質為SiO₂，所述屏蔽層的厚度為30nm~100nm。

在一個實施例中，所述透明導電氧化物層的材質為SnO₂，所述透明導電氧化物層的厚度為500nm~1200nm。

一種透明導電氧化物鍍膜玻璃的制備方法，包括如下步驟：

提供玻璃基體；

將所述玻璃基體加熱到500℃~650℃，采用常壓化學氣相沉積法，將甲硅烷和氧化劑分別以惰性氣體為載體，通入到所述玻璃基體表面反應形成屏蔽層；

將所述玻璃基體加熱到500℃~600℃，將預制氣化的錫源、含氧源、摻雜劑和穩定劑分別以所述惰性氣體為載體，通入到所述玻璃基體表面在所述屏蔽層上形成透明導電氧化物層，通過控制所述玻璃基體的溫度先高后低、控制所述含氧源和錫源的濃度配比先大后小或控制所述穩定劑添加的先多后少，使得所述透明導電氧化物層的氧化物的晶粒尺寸從靠近所述屏蔽層一側向遠離所述屏蔽層一側逐漸變小。

在一個實施例中，所述沉積形成屏蔽層的步驟中，通過控制所述玻璃基體的溫度先高后低或控制所述氧化劑和甲硅烷的濃度配比先大后小，使得所述屏蔽層的折射率從靠近所述玻璃基體一側向遠離所述玻璃基體一側逐漸變大。

在一個實施例中，形成所述屏蔽層的步驟中，按照摩爾百分比，甲硅烷的含量為0.1%~10%，氧化劑的含量為10%~50%。

在一個實施例中，所述形成透明導電氧化物層的步驟中，按照摩爾百分比，錫源的含量為5%~60%，含氧源的含量為10%~80%，摻雜劑的含量為1%~10%，穩定劑的含量為1%~10%。

在一個實施例中，所述氧化劑為氧氣，所述惰性氣體為氮氣或氬氣。

在一個實施例中，所述錫源為四氯化錫、單丁基三氯化錫、二甲基二氯化錫和四甲基錫中的至少一種；

所述摻雜劑為三氟乙酸、氟化氫、過氟乙酸和全氟醋酸中的至少一種；

所述含氧源為水和過氧水中的至少一種；

所述穩定劑為甲醇、乙醇和氯化氫中的至少一種。

通過控制透明導電氧化物鍍膜玻璃的透明導電氧化物層的氧化物的晶粒尺寸使得其在靠近屏蔽層一側晶粒尺寸較大，而遠離屏蔽層一側晶粒尺寸相對較小，這種透明導電氧化物層的膜層結構對太陽光從短波長到長波長都具備較高的散射特性，從而使得透明導電氧化物鍍膜玻璃能夠吸收光譜范圍較寬的太陽光。