[發明專利]一種具有絨面結構的AZO薄膜的制備方法

有效

• 申請號: 201310355170.7
• 申請日: 2013-08-15
• 公開（公告）號: CN103400907A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 彭壽;王蕓;馬立云;崔介東
• 申請（專利權）人: 蚌埠玻璃工業設計研究院;中國建材國際工程集團有限公司
• 主分類號: H01L31/20
• 分類號: H01L31/20
• 代理公司: 安徽省蚌埠博源專利商標事務所 34113
• 代理人: 楊晉弘

技術領域

本明涉及透明導電薄膜制備技術領域，特別涉及一種硅基薄膜太陽能電池前電極用具有絨面結構的AZO薄膜的制備方法。

背景技術

非晶硅/微晶硅薄膜太陽能電池前電極用AZO薄膜（摻鋁的氧化鋅）要求具有絨面結構，從而可以達到更好的陷光效果，有效地增加對光的吸收和提高電池的光電轉換效率。對于制備具有絨面結構的AZO薄膜，目前主流的制備方法主要是利用AZO薄膜的表面可刻蝕性，先采用磁控濺射技術，在溫度大于300℃的條件下，制備出電學性能和光學性能都很好的AZO薄膜，然后再對其進行表面刻蝕，達到表面織構化。表面刻蝕可以通過等離子體刻蝕、高能粒子束轟擊、濕法刻蝕等方法進行表面處理，其中又以濕法刻蝕技術最為成熟。濕法刻蝕一般采用體積分數為0.5％的稀鹽酸，刻蝕時間一般10～30s，將1000nm左右的AZO薄膜刻蝕成厚度為600nm左右，其霧度為10％～40％。但是這些刻蝕都會導致AZO薄膜的無端消耗，由此帶來的浪費會造成生產成本的升高，同時工藝復雜性也相應增加。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術在AZO薄膜制絨過程中先成膜、后酸蝕的成本過高問題，提出的一種具有絨面結構的AZO薄膜的制備方法，其無需常規工藝中的酸刻蝕制絨環節，不會造成對膜層的刻蝕浪費，且可以實現與常規工藝相近的制絨效果。

本發明采用的技術方案如下：

一種具有絨面結構的AZO薄膜的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

a、首先在玻璃基底上制備一層厚度為50~100nm的SiO₂薄膜，并使其具有島狀的表面形貌，

b、接著以島狀結構的SiO₂薄膜為基底，采用磁控濺射工藝制備AZO薄膜，使其模仿基底SiO₂薄膜的表面形貌生長，并控制膜厚為600~700nm，最終直接形成表面具有一定絨度的AZO薄膜。

在上述技術方案的基礎上，可以有以下進一步的技術方案：

所述的具有島狀表面形貌絨面結構的SiO₂薄膜，是通過以下工藝制備的：

（1）采用磁控濺射技術，靶材選擇SiO₂陶瓷靶，濺射制備SiO₂薄膜，厚度為50~100nm；

（2）采用磁控濺射技術，在上述SiO₂薄膜上，濺射制備一層錫薄膜，厚度為20~50nm，靶材為錫靶，濺射過程中的襯底溫度為80~100℃；

（3）將上述具有SiO₂薄膜與錫薄膜的復合膜層進行等離子刻蝕，刻蝕的深度為20~40nm；

（4）等離子刻蝕完成后，用硝酸將殘存的錫膜腐蝕掉，最后得到玻璃基底上的SiO₂薄膜，具有島狀的表面形貌。

本發明的原理在于，通過控制錫膜的制備溫度，可以控制其按島狀結構生長，形成類似絨面的表面形貌，以其覆蓋于SiO₂薄膜之上，當用等離子體刻蝕工藝對SiO₂與錫復合膜層進行刻蝕時，錫膜相當于是SiO₂薄膜的一個掩膜板，接著再通過控制等離子體的刻蝕深度，可以有效地按照“錫掩模板”的形貌特征刻蝕得到相似表面結構的SiO₂薄膜，最后以其作為AZO薄膜生長的模仿基底，最終可以形成表面具有一定的絨度的AZO薄膜。

同時，選取SiO₂薄膜作為AZO薄膜的生長模仿基底的原因在于，SiO₂薄膜的折射率與玻璃基底的折射率基本相當，因此無需考慮其與玻璃基底組合的光學效應，不會造成光線由玻璃基底入射時在SiO₂層的反射損失。此外，濺射法制備SiO₂薄膜生長速度快，工藝成熟，適合于大規模化生產。

本發明的優點：

（1）無需酸刻蝕制絨工藝，而是通過預先制備一層具有絨面表面特征的SiO₂薄膜，然后在其之上進行AZO薄膜的制備，使得AZO薄膜能夠模仿其形貌特征生長，最終可直接形成具有一定絨度的表面形貌，減少了所需AZO薄膜的厚度，降低了生產制造成本。

（2）本發明所涉及到的三層薄膜：SiO₂薄膜、錫膜、AZO薄膜，均采用磁控濺射工藝制備，設備相對簡單，可在同一腔室中集成而互相無干擾，降低了設備成本，提高了生產效率。