[發明專利]一種提高ITO導電薄膜表面紅外波段透光率的方法

有效

• 申請號: 201310737480.5
• 申請日: 2013-12-24
• 公開（公告）號: CN103737181A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 王文君;劉鵬;梅雪松;王恪典;劉斌;趙萬芹
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B23K26/36
• 分類號: B23K26/36;B23K26/064;H01L31/18
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 賀建斌

技術領域

本發明屬于微制造技術領域，具體涉及一種提高ITO導電薄膜表面紅外波段透光率的方法。

背景技術

目前，薄膜技術被應用到新型太陽能電池制造領域，成功解決了晶體硅太陽能電池的高成本問題。由于薄膜太陽能電池中用于收集電荷的ITO導電薄膜在紅外波段透光率較低，用于薄膜太陽能電池發電的光波主要來自可見光波段，紅外波段光波只有小部分照射在可產生光電效應的硅表面，電池的效率受到了限制，提高ITO導電薄膜紅外波段的透光率可改善這一缺點。近年來，各國對用于提高紅外波段光波吸收率的“黑硅”材料的研究越來越多，這進一步增加了提高ITO導電薄膜在紅外波段透光率的必要性。

皮秒激光以一定方式輻照在材料表面制作大面積微納結構的方法可以改善材料的光學性能，但是由于皮秒激光光束的能量呈高斯分布，光斑中心能量要比光斑邊緣的區域能量要大的多。對于ITO這樣的薄膜材料，造成在制作大面積微納結構的時候，會出現微納結構不均勻的現象，甚至導致某些ITO導電薄膜在光斑中心的照射下徹底被燒蝕掉，使ITO導電薄膜電阻大幅度增加，削弱其收集電荷的能力，所以在ITO導電薄膜表面做出均勻的大面積微納結構顯得非常必要。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的是提供一種提高ITO導電薄膜表面紅外波段透光率的方法，利用皮秒激光在離焦情況下，在ITO導電薄膜表面制作大面積納米波紋結構，既能有效增加薄膜太陽能電池中感光材料表面紅外光波的輻照量，又能保證ITO導電薄膜電阻在每平方厘米40Ω以下，從而提升薄膜太陽能電池的發電效率。

為了實現上述目的，本發明采取如下技術解決方案：

一種提高ITO導電薄膜表面紅外波段透光率的方法，包括以下步驟：

1)首先，調節皮秒激光器輸出激光波長為1064nm，重頻1KHz，脈寬10ps，調節激光功率衰減片，使激光功率在22-25mw之間；

2)其次，在光路中選用焦距為150mm的聚焦透鏡用于聚焦光束，在聚焦透鏡前加裝小孔光闌，并調節小孔光闌通光孔大小，使沿著光路方向離焦點2mm處光斑大小為40-45μm；

3)最后，利用調好的皮秒激光輻照可移動載物臺上的ITO導電薄膜，可移動載物臺沿水平方向移動，速度為2-4mm/s，當激光光斑達到ITO導電薄膜水平方向的邊緣時，可移動載物臺在豎直方向移動30-40μm距離，然后繼續在水平方向以2-4mm/s的速度移動，重復這樣的步驟，直至做出大面積納米波紋結構為止，整個加工過程中皮秒激光光束中心線必須與ITO導電薄膜表面保持垂直，而且ITO導電薄膜表面與皮秒激光的焦點位置距離為2-3mm。

本發明的優點：通過小孔光闌放大皮秒激光輻照在ITO導電薄膜上的光斑，極大的削弱了光斑能量分布不均的缺點，使在ITO導電薄膜上得到的大面積納米波紋結構分布均勻，沒有出現完全燒蝕掉或者沒有納米波紋結構的區域，表面電阻不超過40Ω，在提高其紅外波段透光率的同時，又對ITO導電薄膜收集電荷影響不大，整體上提高太陽能電池的發電效率，改善薄膜太陽能電池性能。如果將來在紅外波段能大量吸收光輻射的“黑硅”材料應用于薄膜太陽能電池中，這種在紅外波段透光率較大ITO導電薄膜和“黑硅”材料配合使用，薄膜太陽能電池的發電效率又能進一步提高。

附圖說明

圖1為實施例1和實施例2中皮秒激光加工光路示意圖。

圖2為實施例1和實施例2中ITO導電薄膜在加工光路中的放置位置和放置方式示意圖。

圖3為實施例1和實施例2中激光光斑相對于ITO導電薄膜的移動方向以及移動軌跡。

圖4為實施例1中ITO導電薄膜經過皮秒激光輻照后所得的大面積納米波紋結構。

圖5為實施例2中ITO導電薄膜經過皮秒激光輻照后所得的大面積納米波紋結構。

圖6為實施例1和實施例2中大面積納米波紋結構對ITO導電薄膜紅外波段透光率改善程度示意圖，其中掃描速度2mm/s所代表的曲線為實施例1所得結果，掃描速度4mm/s所代表的曲線為實施例2所得結果。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明做詳細描述。

實施例1

一種提高ITO導電薄膜表面紅外波段透光率的方法，包括以下步驟：

1)首先，調節皮秒激光器輸出激光波長為1064nm，重頻1KHz，脈寬10ps，調節激光功率衰減片，使激光功率穩定在25mw，如圖1所示；