[發明專利]摻鋁氧化鋅薄膜及其制備方法

無效

• 申請號: 201310382181.4
• 申請日: 2013-08-28
• 公開（公告）號: CN103451637A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 徐東;徐永清;郭友沛
• 申請（專利權）人: 深圳市亞太興實業有限公司
• 主分類號: C23C20/08
• 分類號: C23C20/08
• 代理公司: 深圳中一專利商標事務所 44237
• 代理人: 張全文

技術領域

本發明屬于半導體光電材料制備領域，具體是涉及一種摻鋁氧化鋅薄膜及其制備方法。

背景技術

隨著煤、石油等不可再生能源瀕臨枯竭，以及其對環境造成的污染日益加劇，開發清潔無污染的可再生能源迫在眉睫。太陽能以其清潔性、永久性獲得了人們的青睞，因此太陽能電池成為當前研究的熱點。太陽能電池主要由減反層、前電極或透明電極、緩沖層、吸收層、背電極等構成。透明電極多由透明導電氧化物薄膜（TCO薄膜）組成，其透光性會影響電池的轉換效率，其導電性又與串聯電阻損失直接相關，因此透明電極在太陽能電池中有著至關重要的作用。

透明導電氧化物薄膜制備的原料和工藝很多，目前主要有三種TCO產品與太陽能電池的性能要求相匹配，分別是ITO薄膜、FTO薄膜、AZO薄膜。與ITO薄膜和FTO薄膜相比，AZO薄膜具有更多的優點，其導電性好、透光率高、原料廉價易得、無毒，在等離子體中穩定性好，目前正逐步取代ITO、FTO等電極產品，是新型、最具發展前景的光伏TCO產品。

現在已經工業化生產AZO薄膜的技術主要有化學氣相沉積法（CVD）、磁控濺射鍍膜法、溶膠-凝膠法。其中，化學氣相沉積法和磁控濺射鍍膜法都需要大型的儀器設備，主要技術都需要從國外進口，生產成本高；而溶膠-凝膠法可在分子水平控制摻雜，通過調整各組分的用量可容易地控制溶膠性質及膜厚，無需真空設備，工藝簡單，成本較低，對TCO薄膜的大型產業化具有非常重要的意義。但是現有的溶膠-凝膠法制備AZO薄膜時，在高溫下形成氧空位，但在熱處理完畢降溫時氧又會重新與Zn、Al復合，導致氧空位的數量有限從而使AZO薄膜的導電性受限。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的上述不足，提供一種多氧空位、導電性強的摻鋁氧化鋅薄膜以及其制備方法。

為了實現上述發明目的，本發明的技術方案如下：

一種摻鋁氧化鋅薄膜的制備方法，包括如下步驟：

將穩定劑分散于鋅源化合物的溶液中后，加入鋁源化合物進行攪拌，靜置陳化，得到摻鋁氧化鋅凝膠；其中，所述鋅源化合物與鋁源化合物的摩爾比為95～99.5:5～0.5；

將所述凝膠在基板上涂膜，干燥，預熱處理，得到摻鋁氧化鋅薄膜前驅體；

將所述薄膜前驅體在H₂與N₂的混合氣體、N₂、Ar、空氣中的任一種氣氛中進行熱處理后冷卻，得到所述摻鋁氧化鋅薄膜。

以及，一種摻鋁氧化鋅薄膜，由以上摻鋁氧化鋅薄膜制備方法制備而成。

本發明的摻鋁氧化鋅薄膜的制備方法，采用改良的溶膠-凝膠法，將上述摩爾比的鋁源化合物摻雜到鋅源化合物中，使AZO薄膜有優異的導電率和光透過率；通過在H₂與N₂的混合氣體、N₂、Ar或空氣氣氛中進行熱處理和冷卻處理，該惰性或者還原性的氣體可以阻止在高溫下游離出來的氧在冷卻時與Zn、Al復合，從而增加氧空位，提高AZO薄膜的導電性。

本發明的摻鋁氧化鋅薄膜由上述制備方法制備而得，其結構穩定、在可見光區具有良好的透光性、導電性強，可達到光透過率大于88%，電阻率為2.5×10^-3～9.6×10^-3Ωcm。

附圖說明

圖1是本發明實施例摻鋁氧化鋅薄膜的制備方法工藝流程示意圖。

圖2是本發明實施例的制備方法所獲得的摻鋁氧化鋅薄膜采用紫外可見近紅外分光光度計測試得到的透過率曲線圖。

具體實施方式

為了使本發明要解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

本發明實施例提供了上述摻鋁氧化鋅薄膜的工藝簡單的制備方法。該方法工藝流程如圖1所示，包括如下步驟：

S01，制備AZO凝膠：將穩定劑分散于鋅源化合物的溶液中后，加入鋁源化合物進行攪拌，靜置陳化，得到AZO凝膠；其中，所述鋅源化合物與鋁源化合物的摩爾比為95～99.5:5～0.5；

S02，制備AZO薄膜前驅體:將步驟S01獲得的AZO凝膠在基板上涂膜，干燥，預熱處理，得到AZO薄膜前驅體；