[发明专利]一种绒面掺杂氧化锌透明导电薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池制备技术领域，具体地说是一种低成本高沉积速率 倒金字塔状绒面掺杂氧化锌透明导电薄膜的制备方法。

背景技术

在人类进入二十一世纪，环境污染和能源短缺已愈来愈制约着社会的可持 续发展，而太阳能照射地球上1个小时所传递的能量就能满足全人类一年对电 能的需求。作为最具可持续发展理想特征的太阳能光伏发电将进入人类能源结 构并成为基础能源的重要组成部分。我国已经将其作为构建和谐可持续发展的 新型社会的重要基础条件列入国家中长期科技发展规划中。在光伏发电系统的 成本结构中，以太阳能组件成本最高，约占六成以上，而太阳能模组中约七成 的成本是太阳能电池。因此如何強化太阳能电池技术发展、有效降低成本，便 是降低整体太阳光电系统成本、促进太阳光电更加普及应用的关键。目前太阳 能电池的主流是晶体硅太阳能电池，包括单晶硅和多晶硅电池，占了总产量的九 成左右，硅材料在晶体硅电池组件成本中占绝大部分。然而近年面临主要原料 硅材短缺的压力，传统晶体硅太阳能电池难以符合快速成长的光伏市场的需求， 使得溅少或不需硅使用量的薄膜太阳能电池成为近来瞩目的焦点。薄膜太阳能 电池种类众多，主要包含有硅薄膜类(非晶硅a-Si(含硅锗合金(a-SiGe))、微晶 硅μc-Si、叠层a-Si/μc-Si等)、化合物半导体类(銅銦鎵硒CIS/CIGS、碲化 镉CdTe)，与新概念的染料敏化(DSC)类。

对于单晶Si、多晶Si或微晶Si来说，由于单晶Si、多晶Si或微晶Si是间接 带隙半导体材料，限制了光学吸收系数，因此对于硅薄膜太阳电池和以氢化非 晶硅与微晶硅作为吸收层构成的组件来说，陷光作用即增加入射光的光程，对 电池器件性能尤为重要。实现陷光作用的方法是利用具有绒面结构、高电导、 高透过率的前电极和高反射的复合背电极相结合形成陷光结构，应用p-i-n或 称顶衬结构硅薄膜太阳电池。作为光吸收层的微晶硅薄膜与具有绒面的倒金字 塔状绒面ZnO:Al透明导电薄膜相结合形成陷光结构，从而提高光的吸收效率和 光电转换效率。而对于具有倒金字塔绒面结构的ZnO:Al透明导电薄膜的制备， 通常采取在低电功率下低沉积速率制备，然后经过刻蚀处理得到。对于工业生 产来说，ZnO:Al透明导电薄膜的高功率快速沉积是一个必要的选择，然而在高 功率快速沉积下得到的ZnO:Al透明导电薄膜经过湿法化学刻蚀后并不能得到很 好的表面结构，它很难被刻蚀成倒金字塔状绒面。经过刻蚀后，只有稀疏的十 分浅的倒金字塔坑分布在ZnO:Al薄膜表面，并不能达到很好陷光效果。因此绒 面ZnO透明导电薄膜制备生长中如何实现ZnO:Al透明导电薄膜的高功率快速沉 积，并制备出优质的金字塔状绒面结构，实现大面积制备，降低成本，提高绒 面ZnO:Al透明导电薄膜的质量和成品率是绒面ZnO:Al透明导电电极薄膜材料加 工工艺中面临的几个主要难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高沉积率、大面积、低成本制备具 有优质倒金字塔绒面结构的ZnO:Al透明导电薄膜的方法。

具体技术方案是：