[發(fā)明專利]一種表面具有微結(jié)構(gòu)的ZnO基透明導(dǎo)電玻璃制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710795789.8
• 申請(qǐng)日: 2017-09-06
• 公開（公告）號(hào): CN107579135A
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭壽;馬立云;姚婷婷;李剛;楊勇;湯永康;沈洪雪;金克武;王天齊;彭賽奧;甘治平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蚌埠玻璃工業(yè)設(shè)計(jì)研究院
• 主分類號(hào): H01L31/18
• 分類號(hào): H01L31/18;H01L31/0236;H01L31/0224
• 代理公司: 安徽省蚌埠博源專利商標(biāo)事務(wù)所34113
• 代理人: 陳俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及透明導(dǎo)電玻璃制備技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種表面具有微結(jié)構(gòu)的ZnO基透明導(dǎo)電玻璃制備方法。

背景技術(shù)

ZnO基透明導(dǎo)電玻璃由于兼具透明性和導(dǎo)電性，且具備原材料易得、環(huán)境友好、化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，因此在許多領(lǐng)域，如光電子探測(cè)器、光伏器件、薄膜（光電）晶體管、液晶顯示、傳感器、熱反射器等方面都已有重要的應(yīng)用前景。

而具有精細(xì)表面微結(jié)構(gòu)光電玻璃是一類高透過(guò)率、低電阻率功能玻璃，是一類可望在薄膜太陽(yáng)能電池方面得到重要應(yīng)用的新型無(wú)機(jī)非金屬材料。

在薄膜太陽(yáng)能電池的窗口層材料的應(yīng)用中，由于具備精細(xì)表面微結(jié)構(gòu)，相較于傳統(tǒng)ZnO基光電功能玻璃，具有微結(jié)構(gòu)ZnO基光電功能玻璃具有更高的透過(guò)率和更大的霧度，通過(guò)增加窗口層的陷光能力，可延長(zhǎng)太陽(yáng)光在窗口層的光程，從而提高器件對(duì)太陽(yáng)光的吸收，對(duì)提高其光轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性起到關(guān)鍵性作用。

目前制備微結(jié)構(gòu)ZnO透明導(dǎo)電玻璃時(shí)，一般采用以下兩種方法：

一、溶膠凝膠(sol-gel)自我制絨，這種方法產(chǎn)業(yè)化所需的制備環(huán)境較苛刻，溶膠穩(wěn)定性控制較難，所制備的薄膜結(jié)構(gòu)疏松；

二、化學(xué)氣相沉積直接沉積絨面TCO薄膜，該方法反應(yīng)條件控制復(fù)雜，設(shè)備成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種表面具有微結(jié)構(gòu)的ZnO基透明導(dǎo)電玻璃制備方法，該方法能夠制備出具有織構(gòu)化微結(jié)構(gòu)表面形貌，且具有高透過(guò)率、低電阻的ZnO基透明導(dǎo)電玻璃，制備過(guò)程簡(jiǎn)單，并且微結(jié)構(gòu)形貌可控。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

一種表面具有微結(jié)構(gòu)的ZnO基透明導(dǎo)電玻璃制備方法，包括以下步驟：

S1、采用射頻磁控濺射工藝，在玻璃襯底表面室溫下濺射生長(zhǎng)ZnO基薄膜；

S2、采用線棒刮涂法，在ZnO基薄膜表面制備單層離散分布的聚苯乙烯小球掩膜層；

S3、采用反應(yīng)等離子體刻蝕技術(shù)對(duì)帶有掩膜的ZnO基薄膜進(jìn)行刻蝕，使ZnO基薄膜表面形成凹凸的織構(gòu)化結(jié)構(gòu)；

S4、將刻蝕好的ZnO基薄膜退火處理，去除聚苯乙烯小球掩膜，最終得到表面具有微結(jié)構(gòu)的ZnO基透明導(dǎo)電玻璃。

進(jìn)一步的，所述步驟S1的射頻磁控濺射工藝采用ZnO基陶瓷靶材，Ar離子做為濺射氣體，射頻電源作用于陰極，射頻電源濺射功率為150～250W，工作壓強(qiáng)為0.2Pa，靶電壓為62～87V，玻璃襯底與靶材的間距為70mm，制備得到ZnO基薄膜的厚度為800±50nm。

進(jìn)一步的，所述步驟S2中聚苯乙烯小球的濃度為0.1～0.5%wt，直徑為300～1000nm。

進(jìn)一步的，所述步驟S3的反應(yīng)等離子體刻蝕采用流量30sccm氯氣作為反應(yīng)氣體，工作壓強(qiáng)為1～2Pa，功率為50～250W。

進(jìn)一步的，其特征在于，所述步驟S4退火溫度為500℃，退火時(shí)間60min。

本發(fā)明的有益效果是，采用射頻磁控濺射工藝，能夠有效提高等離子體密度，使ZnO基薄膜光電性能更好；采用單層離散分布的聚苯乙烯小球作為微結(jié)構(gòu)掩膜，之后采用反應(yīng)等離子體刻蝕技術(shù)對(duì)帶有掩膜的ZnO基薄膜進(jìn)行刻蝕，在刻蝕時(shí)，聚苯乙烯小球作為微結(jié)構(gòu)的掩膜可根據(jù)需要對(duì)其直徑、濃度進(jìn)行調(diào)整，使得ZnO基薄膜的表面微結(jié)構(gòu)可控；退火以去除聚苯乙烯小球掩膜，在500℃退火60min，可同時(shí)提高ZnO基薄膜的致密性和結(jié)晶性，使透過(guò)率更高、電阻率更低。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明：

圖1是本發(fā)明步驟S1的示意圖；

圖2是本發(fā)明步驟S2的示意圖；

圖3是本發(fā)明步驟S3的示意圖；

圖4是本發(fā)明步驟S4的示意圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例一

本發(fā)明提供一種表面具有微結(jié)構(gòu)的ZnO基透明導(dǎo)電玻璃制備方法，包括以下步驟：

S1、如圖1所示，采用射頻磁控濺射工藝，在玻璃襯底1表面室溫下濺射生長(zhǎng)ZnO基薄膜2；

具體為：以厚度為0.7mm的鈉鈣硅玻璃為玻璃襯底1，將玻璃襯底1置于磁控濺射腔室內(nèi)，采用ZnO基陶瓷靶材，通入30sccm的Ar氣做為濺射氣體，制備溫度保持室溫；ZnO基陶瓷靶材與襯底的間距優(yōu)選為70mm；

磁控濺射時(shí)，采用射頻電源作用于陰極，射頻電源濺射功率為150W，靶電壓為62V，工作壓強(qiáng)為0.2Pa；先對(duì)玻璃襯底進(jìn)行預(yù)濺射，濺射時(shí)間29min，然后濺射生長(zhǎng)出厚度為800nm的ZnO基薄膜2；