[发明专利]一种AZO减反射膜制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池用减反射膜的制备方法，特别涉及AZO减反射膜的制备方法。

背景技术

随着能源结构的改变，可再生能源的开发利用受到重视。太阳能电池是可再生能源中不可缺少的一部分。硅基薄膜太阳能电池是太阳能电池中的第二代太阳能电池，适合于大面积制造、大规模生产及建筑一体化应用。AZO减反射膜可用于硅基薄膜电池中新型双结叠层非晶硅/微晶硅电池顶层减反膜，使用AZO减反射膜可提高电池效率及稳定性。很多机构都在对其技术进行研发，力求为硅薄膜太阳能电池最终效率的提高提供更多的帮助。

中国专利CN101188149B“一种Ge掺杂的AZO透明导电膜及其制备方法”提出了一种Ge掺杂的AZO透明导电膜及其制备方法，该透明导电膜是采用射频磁控溅射共沉积制备在玻璃基片上的。Ge掺杂的AZO透明导电膜由0.5～2.5wt％的Ge、1.05wt％的Al、86.3wt％的Zn和余量O组成。如图6所示，该方法制备的透明导电膜：Ge掺杂1.24wt％、厚度为750nm时，其室温下最低电阻率为7～8×10^-4Ω·cm；如图7所示，该方法制备的透明导电膜：Ge掺杂1.24wt％、厚度为750nm、400～800nm可见光范围内，平均最高透过率为80～90％。

中国专利CN101188149B该方法存在以下缺点：

(1)溅射用气体为氩气(Ar)；

(2)采用双靶共溅射方式，AZO膜的均匀性较差；

(3)AZO膜体掺杂浓度均匀性不好控制；

(4)制备AZO膜时需要两台溅射电源，为达到理想掺杂比例需调整两只靶工艺参数，工艺过程复杂；

(5)选用的高纯度Ge靶，价格昂贵；

(6)此共溅射法不适合进行大规模或大面积生产应用。

发明内容

本发明的目的是克服现有的AZO减反膜制备工艺的复杂性，提高可见光范围内透过率，降低电阻率。通过改进磁控溅射法制备AZO减反膜的工艺，提出一种制备可用于太阳能电池的高透过率、低电阻率的AZO减反膜的方法。

本发明主要特征是在溅射气体中加入还原性气体H₂，所制备的AZO减反膜具有很好的光学及电学特性。本发明使用的常规射频磁控溅射设备，与大规模产业化设备区别仅仅是尺寸大小不同；技术升级不需要对设备进行大规模改造。

本发明使用的是射频(13.56MHz)磁控溅射设备。极限真空度1x10^-4Pa，采用分子泵机组。靶为矩形磁控靶；靶尺寸：170mmx70mx；靶材选用Al₂O₃含量＜3wt.％的ZnO:Al₂O₃陶瓷靶，靶面与地面垂直，靶可在水平方向上往复移动，用于调整靶与基片间距，最大间距20cm。基片放在与溅射靶面对面的垂直于地面的小车上；小车为中空的矩形盒，矩形盒内有为基片加热的加热器。小车可在水平面内与靶平行的位置上匀速往复运动。

本发明的具体工艺步骤顺序如下：

(1)准备基片。基片选用厚度小于5mm的玻璃基片。首先用去离子水浸湿基片，在玻璃基片上喷中性洗涤剂，用毛刷刷洗玻璃基片的上表面和下表面；再用去离子水将洗涤剂冲洗干净，直至直视可观察到玻璃基片上表面和下表面“亲水”，然后将玻璃基片放入盛有去离子水的非金属容器中的玻璃基片支架上，去离子水液面必须高于非金属容器中玻璃基片位置；将非金属容器放在电炉上加热，直至去离子水沸腾，保持沸腾状态5分钟，然后将非金属容器从电炉上取下，倒掉去离子水，在非金属容器中注入新的去离子水，再加热至沸腾并保持5分钟，倒掉去离子水；再次注入去离子水、加热至沸腾、保持沸腾5分钟，倒掉去离子水，此过程共循环5次；最后一次不必倒掉沸腾的去离子水，从热水中将玻璃基片取出，用氮气吹干备用；

(2)将清洗干净的玻璃基片装入射频磁控溅射设备，并对射频磁控溅射设备抽真空；待真空度达到1x10^-4Pa时，打开射频磁控溅射设备的加热器对基片加热，加热温度范围为室温～300℃；

(3)将调整好比例的氩气(Ar)和氢气(H₂)混合气体通入溅射设备中，氩气(Ar)和氢气(H₂)的比例为50∶1～10∶1。调整预溅射压强至5Pa左右；调整靶与玻璃基片间间距，间距一般选择在10cm，并依具体条件确定；将位于所述的靶与基片间的挡板挡上，防止预溅射时玷污玻璃基片；