[发明专利]透明导电薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳电池，尤其涉及作为太阳电池的前电极的透明导电薄膜及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，随着硅基薄膜太阳电池的广泛应用，针对作为其前电极的透明导电薄膜的研究也不断展开。ZnO透明导电薄膜因具有良好的低电阻率和高透过率等光电特性而被广泛用作硅基薄膜太阳电池的前电极。

中国专利申请CN1460728A涉及一种绒面氧化锌透明导电薄膜及其制备方法，其中公开了使用氧化锌铝(ZnO+Al₂O₃)靶材在玻璃衬底上磁控溅射形成绒面氧化锌透明导电薄膜的制备方法，由该方法得到的绒面氧化锌透明导电薄膜的总透过率为77.63％。

中国专利申请CN101572281A涉及制备具有掺镓氧化锌绒面的衬底的方法以及通过该方法制备的衬底。其中公开使用三氧化二镓浓度为2.5wt％的掺镓氧化锌作为溅射靶材在玻璃衬底上磁控溅射形成厚度为900nm的掺镓氧化锌膜，将该掺镓氧化锌膜刻蚀形成掺镓氧化锌绒面薄膜，并应用于非晶硅单结薄膜太阳电池，所得太阳电池的初始光电转换效率为8.78％。

如上所述，目前的透明导电薄膜的光透过率以及太阳电池的初始光电转换效率仍然不高，因此有必要进一步改良透明导电薄膜以提高初始光电转换效率。

发明内容

为解决目前太阳电池初始光电转换效率不高的问题，本发明人对制备太阳电池用透明导电薄膜的磁控溅射法进行了深入研究。已知在磁控溅射法中，温度和压强对薄膜光透过率、电阻率以及制绒雾度均产生影响。例如，温度太低或者压强太大时，薄膜制绒后的雾度较大，但是光透过率较低、电阻率较高。本发明人针对温度和压强对薄膜透过率、电阻率以及制绒雾度的影响进行了反复试验，并基于硅基薄膜太阳电池的需要，提出了一种透明导电薄膜的制备方法及利用该制备方法得到的透明导电薄膜，具体方案如下。

一种透明导电薄膜的制备方法，包括下述步骤(1)：

(1)在有氩气存在的压强为0.5～3Pa的气体环境中，在温度为200～300℃的预设有阻挡层的衬底上磁控溅射掺杂氧化锌，形成厚度为800～1200nm的透明导电薄膜，所述掺杂氧化锌为掺铝氧化锌、掺镓氧化锌或铝镓共掺氧化锌，掺铝氧化锌时，三氧化二铝的掺杂浓度为0.5-2wt％；掺镓氧化锌时，三氧化二镓的掺杂浓度为1-5wt％；铝镓共掺氧化锌时，三氧化二铝的掺杂浓度为0.3-2wt％，三氧化二镓的掺杂浓度为0.5-5wt％。

在上述制备方法中，优选所述压强为0.8～1.5Pa，所述温度为260～290℃，掺铝氧化锌时，三氧化二铝的掺杂浓度为0.6-1.2wt％；掺镓氧化锌时，三氧化二镓的掺杂浓度为1.5-3wt％；铝镓共掺氧化锌时，三氧化二铝的掺杂浓度为0.3-1.2wt％，三氧化二镓的掺杂浓度为0.5-2wt％。

特别优选在压强为1Pa的氩气环境中，在260℃的预设有阻挡层的衬底上利用三氧化二铝的掺杂浓度为1％的掺铝氧化锌磁控溅射形成厚度为800～1200nm的透明导电薄膜。

还特别优选在压强为1.1Pa的氩气环境中，在280℃的预设有阻挡层的衬底上利用三氧化二铝的掺杂浓度为1％的掺铝氧化锌磁控溅射形成厚度为800～1200nm的透明导电薄膜。

还特别优选在压强为1Pa的氩气环境中，在280℃的预设有阻挡层的衬底上利用三氧化二铝的掺杂浓度为0.8％的掺铝氧化锌磁控溅射形成厚度为800～1200nm的透明导电薄膜。

在本发明中，当温度低于200℃或者沉积压强高于3Pa时，形成的透明导电薄膜的光透过率降低，电阻率增大，从而导致薄膜缺陷增多。当温度高于300℃或者沉积压强低于0.5Pa时，透明导电薄膜制绒效果差，难以得到高雾度的绒面。而在本发明的沉积温度及压强的条件下，特别是在0.8～1.5Pa、260～290℃的条件下，能得到兼具高透过率和低电阻率的透明导电薄膜，并且该透明导电薄膜经制绒，能得到雾度高的绒面，从而增加太阳光的吸收，提高太阳电池的光电转换效率。