專利名稱：一種制備絨面ZnO透明導(dǎo)電鍍膜玻璃的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明具體涉及一種用絨面玻璃基片制備絨面ZnO透明導(dǎo)電鍍膜玻璃的方法，即用磁控濺射方法在玻璃絨面上沉積ZnO膜，得到和玻璃絨面結(jié)構(gòu)相一致的絨面ZnO透明導(dǎo)電玻璃，屬于玻璃加工、薄膜太陽能光伏電池和光伏建筑一體化領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
透明導(dǎo)電鍍膜玻璃通常用在薄膜太陽能電池、液晶顯示器、等離子顯示的前電極中，其中絨面結(jié)構(gòu)的玻璃基氧化物透明導(dǎo)電膜能夠?qū)θ肷涞狡浔砻娴目梢姽夥瓷?、折射和散射，將光線分散到各個角度，從而增加光在薄膜太陽電池吸收層的光程，增加薄膜對光的吸收量。因此，絨面結(jié)構(gòu)的玻璃基氧化物透明導(dǎo)電膜是提高硅薄膜太陽能光伏電池轉(zhuǎn)換率的重要前提，也是實現(xiàn)光伏建筑一體化的關(guān)鍵材料。
目前已經(jīng)有產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的摻氟二氧化錫(FTO)絨面透明導(dǎo)電玻璃。但是，F(xiàn)TO薄膜有毒、價格昂貴、成本高，產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)過程中形成的廢氣會造成大氣污染；特別是在沉積硅薄膜時，Sr^+容易被氫等離子體還原，降低硅薄膜太陽能光伏電池的性能，限制了它在硅薄膜太陽電池中的使用。
ZnO透明導(dǎo)電薄膜價格便宜、原材料豐富、具有氧化物透明導(dǎo)電膜的特點和用途，特別是在氫等離子體環(huán)境中具有良好的穩(wěn)定性，是摻氟二氧化錫絨面透明導(dǎo)電玻璃的替代品，受到了廣泛的重視。通過文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，目前制備ZnO絨面透明導(dǎo)電膜的方法有 一是先用磁控濺射工藝在玻璃上鍍光滑的ZnO薄膜，然后離線用酸腐蝕的方法形成絨面；二是在高基片溫度和高濺射氣壓環(huán)境下沉積ZnO薄膜產(chǎn)生絨面；三是用等離子體轟擊的方法在光面ZnO薄膜上形成絨面ZnO透明導(dǎo)電膜(申請?zhí)?00910026056.3,用等離子體轟擊制備絨面氧化鋅透明導(dǎo)電鍍膜玻璃的方法)。本發(fā)明的目的在于提出了一種用絨面玻璃基片制備絨面ZnO透明導(dǎo)電鍍膜玻璃的方法，以及得到性能良好ZnO絨面透明導(dǎo)電玻璃的工藝條件。
其制備特征是用壓延法生產(chǎn)的絨面玻璃作為基片，玻璃表面已經(jīng)形成絨面；在絨面玻璃的絨面上用磁控濺射鍍Si02隔離過渡層，再在Si02隔離過渡層上濺射沉積ZnO薄膜或在玻璃的絨面上直接用磁控濺射沉積ZnO薄膜；形成和玻璃絨面結(jié)構(gòu)相一致的絨面ZnO透明導(dǎo)電玻璃。
用絨面玻璃作為基片制備絨面ZnO透明導(dǎo)電鍍膜玻璃的工藝參數(shù)特征是磁控濺射沉積氧化鋅膜的工作氣壓〈lPa，濺射靶材是相對密度〉95%的鋁摻雜ZnO靶材。
得到的樣品特征是在絨面玻璃的絨面上先鍍10-50nm厚的SiO2過渡層，再在Si02過渡層上鍍厚度為400nm 1000nm的ZnO膜層，或在玻璃的絨面上直接用磁控濺射沉積400nm 1000nm厚的ZnO薄膜；絨面ZnO透明導(dǎo)電鍍膜玻璃的可見光總透射率282%，方塊電阻8-20Q/口，絨度10-40%。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題:本發(fā)明的目的在于提供一種制備絨面ZnO透明導(dǎo)電鍍膜玻璃的方法。本發(fā)明制備的絨面ZnO透明導(dǎo)電玻璃能夠?qū)ν干涞目梢姽夥瓷?、折射和散射，將入射到薄膜中的光線分散到各個角度，從而增加光在薄膜太陽電池吸收層的光程，增加薄膜對光的吸收量。
技術(shù)方案絨面ZnO透明導(dǎo)電玻璃是實現(xiàn)光伏建筑一體化的關(guān)鍵材料，同時也是提高硅薄膜太陽能光伏電池轉(zhuǎn)換率的重要因素。
制備方法特征包括如下步驟
1) 采用壓延法生產(chǎn)的絨面玻璃作為基片，清洗玻璃表面；
2) 將清凈處理過的絨面玻璃基片直接送入濺射鍍膜設(shè)備中，濺射室的背底
真空小于2.5Xl(T3Pa;在玻璃的絨面上直接用磁控濺射沉積厚度為400nm 1000nm的ZnO薄膜；形成和玻璃絨面結(jié)構(gòu)相一致的絨面ZnO透明導(dǎo)電玻璃。
在步驟2)中，先在絨面玻璃上鍍10-50nm厚的SiO2隔離過渡層，再在Si02隔離過渡層上鍍厚度為400nm 1000nm的ZnO膜層。
磁控濺射沉積ZnO膜的工作氣壓〈lPa，濺射靶材是相對密度>95%的鋁摻雜ZnO耙材；絨面ZnO透明導(dǎo)電鍍膜玻璃的可見光總透射率^82"^，方塊電阻8-20Q/口，絨度10-40%。
有益效果本發(fā)明的特征在于采用絨面玻璃作為基片制備絨面ZnO透明導(dǎo)電鍍膜玻璃，不采用酸腐蝕ZnO膜面來形成絨面結(jié)構(gòu)，可以在線一體化連續(xù)生產(chǎn)ZnO絨面透明導(dǎo)電玻璃，避免了廢酸對水源的污染，減少了鍍膜工序；也不用等離子體轟擊來形成絨面，減少了設(shè)備的復(fù)雜性；也不用高氣壓濺射來獲得絨面，提高了鍍膜效率。本發(fā)明制備的絨面ZnO透明導(dǎo)電玻璃能夠?qū)ν干涞目梢姽夥瓷洹⒄凵浜蜕⑸?，將入射到薄膜中的光線分散到各個角度，從而增加光在薄膜太陽電池吸收層的光程，增加薄膜對光的吸收量。它是提高硅薄膜太陽能光伏電池轉(zhuǎn)換率的重要前提、也是實現(xiàn)光伏建筑一體化的關(guān)鍵材料。


圖1是絨面玻璃和絨面ZnO透明導(dǎo)電膜的方錐體絨面的縱剖面示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明是一種通過用絨面玻璃作為基片制備絨面ZnO透明導(dǎo)電鍍膜玻璃的方法。其具體方法是用壓延法生產(chǎn)的絨面玻璃作為基片，玻璃表面己經(jīng)形成絨面；
在絨面玻璃的絨面上用磁控濺射鍍Si02隔離過渡層，再在Si02隔離過渡層上濺射
沉積ZnO薄膜；或在玻璃的絨面上直接用磁控濺射沉積ZnO薄膜；形成和玻璃絨面結(jié)構(gòu)相一致的絨面ZnO透明導(dǎo)電玻璃。
用絨面玻璃作為基片制備絨面ZnO透明導(dǎo)電鍍膜玻璃的工藝參數(shù)特征是:磁控濺射沉積氧化鋅膜的工作氣壓〈lPa，濺射靶材是相對密度>95%的鋁摻雜ZnO靶材。
得到的樣品特征是在絨面玻璃的絨面上先鍍10-50nm厚的Si02過渡層，再在Si02過渡層上鍍厚度為400nm 1000nm的ZnO膜層，或在玻璃的絨面上直接用磁控濺射沉積400nm 1000nm厚的ZnO薄膜；絨面ZnO透明導(dǎo)電玻璃的可見光總透射率282%，方塊電阻8-20fi/口，絨度10-40°/。。
所述的ZnO透明導(dǎo)電膜是鋁摻雜的ZnO。
壓延形成的絨面玻璃，表面形成的方錐像一層絲絨，稱之為絨面。從圖1可見，當(dāng)一束強(qiáng)度為O0的入射光透射到絨面ZnO膜A點上，產(chǎn)生反射光(Dl和進(jìn)入硅膜的折射光。2;反射光O)l可以繼續(xù)透射到另一方錐的B點，產(chǎn)生二次反射光O'l和二次進(jìn)入硅薄膜的折射光0，2。對于平面ZnO透明導(dǎo)電膜，就不會產(chǎn)生第二次的入射。經(jīng)過計算，絨面ZnO膜可將光的反射率降至光面的1/3。實施例l:用高純氬氣為濺射鍍膜的工作氣體。
1) 首先對待鍍膜絨面玻璃基片進(jìn)行清洗、干燥；
2) 將干燥潔凈的絨面玻璃基片放在背底真空為^2.5X10'Spa的真空室里。
3) 在0.35 &的高純氬氣環(huán)境下，在基片玻璃的絨面上鍍膜厚為3011111的Si02隔離過渡層。
4) 在0,35Pa的高純氬氣環(huán)境下，在Si02隔離過渡層面上濺射鍍ZnO薄膜；或在玻璃的絨面上直接用磁控濺射沉積ZnO薄膜。
得到的絨面ZnO透明導(dǎo)電鍍膜玻璃的性能如下絨面ZnO膜厚450nm，可見光總透射率為87%，絨度38%,方塊電阻為19.8Q/口。實施例2:用高純氬氣為濺射鍍膜的工作氣體。
1) 首先對待鍍膜的絨面玻璃基片進(jìn)行清洗、干燥；
2) 將干燥潔凈的絨面玻璃基片放在背底真空為S2.5Xl(^Pa的真空室里。
53) 在0.35Pa的高純氬氣環(huán)境下，在基片玻璃的絨面上鍍Si02隔離過渡層， 膜厚40nm。
4) 在0.40Pa的高純氬氣環(huán)境下，在鍍Si02隔離過渡層上濺射鍍ZnO薄膜； 或在玻璃的絨面上直接用磁控濺射沉積ZnO薄膜。
得到的絨面ZnO透明導(dǎo)電鍍膜玻璃的性能如下絨面ZnO膜厚550nm，可見 光總透射率為85%，絨度35%，方塊電阻為17.2Q/口。 實施例3:用高純氬氣為濺射鍍膜的工作氣體。
1) 首先對待鍍膜的絨面玻璃基片進(jìn)行清洗、干燥；
2) 將干燥潔凈的絨面玻璃基片放在背底真空為52.5Xl(^Pa的真空室里。
3) 在0.40Pa的高純氬氣環(huán)境下，在基片玻璃的絨面上鍍Si02隔離過渡層， 膜厚50nm。
4) 在0.45Pa的高純氬氣環(huán)境下，在鍍Si02隔離過渡層上濺射鍍ZnO薄膜； 或在玻璃的絨面上直接用磁控濺射沉積ZnO薄膜。
得到的絨面ZnO透明導(dǎo)電鍍膜玻璃的性能如下絨面ZnO膜厚650nm，可見 光總透射率為84%，絨度32%，方塊電阻為16Q/口。 實施例4:用高純氬氣為濺射鍍膜的工作氣體。
1) 首先對待鍍膜的絨面玻璃基片進(jìn)行清洗、干燥；
2) 將干燥潔凈的絨面玻璃基片放在背底真空為S2.5X10^Pa的真空室里。
3) 在0.35Pa的高純氬氣環(huán)境下，在基片玻璃的絨面上鍍Si02隔離過渡層， 膜厚50nm。
4) 在0.55 &的高純氬氣環(huán)境下，在鍍Si02隔離過渡層上濺射鍍ZnO薄膜； 或在玻璃的絨面上直接用磁控濺射沉積ZnO薄膜。
得到的絨面ZnO透明導(dǎo)電鍍膜玻璃的性能如下絨面ZnO膜厚710nm,可見 光總透射率為83.1%，絨度28%，方塊電阻為13Q/口。 實施例5:用高純氬氣為濺射鍍膜的工作氣體。
1) 首先對待鍍膜的絨面玻璃基片進(jìn)行清洗、干燥；
2) 將干燥潔凈的絨面玻璃基片放在背底真空為S2.5X10-Spa的真空室里。
3) 在0.35Pa的高純氬氣環(huán)境下，在基片玻璃的絨面上鍍Si02隔離過渡層， 膜厚20nm。
4) 在0.85Pa的高純氬氣環(huán)境下，在鍍Si02隔離過渡層上濺射鍍ZnO薄膜； 或在玻璃的絨面上直接用磁控濺射沉積ZnO薄膜。
得到的絨面ZnO透明導(dǎo)電鍍膜玻璃的性能如下絨面ZnO膜厚910nm，可見 光總透射率為82.5%，絨度21%，方塊電阻為9Q/口。實施例6:用高純氬氣為濺射鍍膜的工作氣體。
1) 首先對待鍍膜的絨面玻璃基片進(jìn)行清洗、干燥；
2) 將干燥潔凈的絨面玻璃基片放在背底真空為^2.5X10'卞a的真空室里。
3) 在0.35Pa的高純氬氣環(huán)境下，在基片玻璃的絨面上鍍Si02隔離過渡層， 膜厚20nm。
4) 在l.OPa的高純氬氣環(huán)境下，在鍍Si02隔離過渡層上濺射鍍ZnO薄膜； 或在玻璃的絨面上直接用磁控濺射沉積ZnO薄膜。
得到的絨面ZnO透明導(dǎo)電鍍膜玻璃的性能如下絨面ZnO膜厚980nm，可見 光總透射率為82.1%，絨度16%,方塊電阻為8Q/口。
本發(fā)明是在具有絨度的絨面玻璃上，利用磁控濺射鍍ZnO透明導(dǎo)電膜的方法在 玻璃表面直接制備絨面透明導(dǎo)電薄膜，得到絨面ZnO透明導(dǎo)電玻璃。此種方法既沒 有酸腐蝕制得絨面玻璃時的污染問題，又避免了等離子體轟擊制備絨面玻璃時的設(shè) 備的復(fù)雜性，更主要的是提高鍍膜效率的同時，得到滿足使用的性能優(yōu)越的產(chǎn)品。 絨度(霧度，Haze)指透明或半透明材料的內(nèi)部或表面由于光漫射造成的云霧狀或 混濁的外觀，以漫射的光通量與透過材料的光通量之比的百分率表示。若用T代表 ZnO透明導(dǎo)電鍍膜玻璃總的透過率，D代表散射透過率，則霧度計算公式可表示為 Haze= (D/T) xioo%。絨面ZnO透明導(dǎo)電薄膜的Haze主要影響薄膜電池的短路 電流(Isc)和填充因子(FF)，有助于提升電池的開路電壓(Voc)。
權(quán)利要求
1.一種制備絨面ZnO透明導(dǎo)電鍍膜玻璃的方法，其特征在于該制備方法為1)采用壓延法生產(chǎn)的絨面玻璃作為基片，清洗玻璃表面；2)將清凈處理過的絨面玻璃基片直接送入濺射鍍膜設(shè)備中，濺射室的背底真空小于2.5X10-3Pa；在玻璃的絨面上直接用磁控濺射沉積厚度為400nm～1000nm的ZnO薄膜；形成和玻璃絨面結(jié)構(gòu)相一致的絨面ZnO透明導(dǎo)電玻璃。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備絨面ZnO透明導(dǎo)電鍍膜玻璃的方法，其特征在 于在步驟2)中，先在絨面玻璃上鍍10-50nm厚的SiO2隔離過渡層，再在Si02隔離 過渡層上鍍厚度為400nm 1000nm的ZnO膜層。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備絨面ZnO透明導(dǎo)電鍍膜玻璃的方法，其特征在 于磁控濺射沉積ZnO膜的工作氣壓〈lPa，濺射耙材是相對密度>95%的鋁摻雜ZnO 靶材；絨面ZnO透明導(dǎo)電鍍膜玻璃的可見光總透射率》82W，方塊電阻8-20Q/口， 絨度10-40%。
全文摘要
一種制備絨面ZnO透明導(dǎo)電鍍膜玻璃的方法屬于玻璃加工和硅薄膜太陽能光伏電池領(lǐng)域。絨面ZnO透明導(dǎo)電玻璃是實現(xiàn)光伏建筑一體化的關(guān)鍵材料，是提高硅薄膜太陽能光伏電池轉(zhuǎn)換率的重要前提。本發(fā)明在絨面玻璃基片上制備ZnO透明導(dǎo)電鍍膜，形成和絨面玻璃相同絨面結(jié)構(gòu)的ZnO透明導(dǎo)電膜。該方法為1)用壓延法生產(chǎn)的絨面玻璃作為玻璃基片；2)然后在玻璃的絨面表面用磁控濺射鍍SiO₂隔離過渡層，再在SiO₂隔離過渡層上濺射沉積ZnO薄膜；3)形成的ZnO透明導(dǎo)電絨面膜的結(jié)構(gòu)與絨面玻璃基片的一致；制備的絨面ZnO透明導(dǎo)電玻璃的絨度在10-40％之間，可見光總透射率≥82％，方塊電阻在8-20Ω/□之間。
文檔編號C03C17/23GK101654331SQ20091003517
公開日2010年2月24日 申請日期2009年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月7日
發(fā)明者盧秀強(qiáng), 董玉紅, 趙青南 申請人:江蘇秀強(qiáng)玻璃工藝股份有限公司