[发明专利]一种高强度多层膜系光电玻璃及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光电玻璃及制备方法，特别是一种高强度多层膜系光电玻璃及其制备方法。

背景技术

世界范围内，煤、石油、天然气等常规能源都是有限的，且正走向日益枯竭，使用这些能源时所带来的温室效应、臭氧层破坏、酸雨等一系列环境污染问题，正威胁着人类的生存环境。太阳是一个取之不尽、用之不竭的巨大清洁能源库，地球上每年所接受的辐射太阳能为1.8×1018kW·h，是人类每年消耗能量的 1.2×104倍。因此，利用太阳能发电成为各国竞相研究的重点，也是未来解决能源问题的途径之一。与其它可再生能源相比，太阳能发电不受地域限制,发电过程中无任何废物、废气排出,电池组件工作无任何运转部件，无任何噪声，寿命长、可靠性强,资本反馈时间短(1～5 年)，而电池组件寿命长(>20 年)。

透明导电薄膜是集光学透明性和导电性于一体的光电材料，具有高的载流子浓度(一般约1020/cm3)，是电的良导体，并且对不同波段的光波具有选择性，主要表现为：透射可见光，吸收紫外光，反射红外光。其质量主要体现在膜材的结构、表面形貌、电阻率及对可见光的透射率。透明导电薄膜己广泛应用于太阳能电池、平板显示器(包括液晶显示器LCD、等离子显示器PDP等)、触摸屏、(有机)发光二极管(OLED)等器件的透明导电电极以及建筑节能玻璃窗、加热窗等领域。目前光电器件中应用的透明导电薄膜一般都是透明导电氧化物材料 (TCO)。目前，工业化生产的TCO薄膜材料主要是锡掺杂的氧化铟（ITO）薄膜。由于ITO材料中稀有金属In的矿藏含量稀少、价格昂贵且具有毒性，因此广大学者致力于寻找替代ITO薄膜的新一代透明导电薄膜材料，包括FTO(SnO2:F)、AZO、GZO(ZnO: Gd)以及Zn、In、Sn材料的共掺杂体系等。

据估计地壳中的Zn的含量是132ppm，是金属In含量（<O.1ppm)的一千倍以上，同时Al是地壳中含量最高的金属元素(约占7.54%)，所以AZO薄膜的原材料来源十分丰富。同时 AZO(ZnO:Al)与其他透明导电材料体系相比，还具有原材料价格低廉、容易制备、无毒性等优点。掺杂ZnO特别是AZO是作为ITO替代材料的最佳选择。目前，AZO透明导电薄膜已经在薄膜太阳能电池领域得到实际应用，表明AZO作为ITO的替代材料已经逐步迈入工业化生产阶段。尽管目前AZO薄膜仍然无法完全取代ITO，但是相信随着研究的深入以及金属铟供需缺口的进一步加大，AZO薄膜材料将成为下一代透明导电薄膜材料的主力。

磁控溅射制备AZO薄膜的研究已经有近30年历史，从最初的实验室研究到作为薄膜太阳能电池透明电极的实际应用，己经取得了很大的进步。但是AZO薄膜在平板显示以及触摸板等应用领域的应用仍然面临着一些问题，需要进一步的探索和实验研究。AZO薄膜在实际生产应用中急需解决是AZO薄膜本身的力学性能与膜/基结合强度的问题，不同工艺参数下制备的ZnO薄膜其力学性能会表现出差异性，从而影响其产品性能。为了使AZO薄膜具有更广阔的应用空间，进一步提高其纳米力学性能显得尤为重要。此外，太阳能薄膜电池要求透明电极具有高透过率、低电阻率等特性，在AZO薄膜表面制备各种凹凸起伏的纳米结构，实现对入射太阳光的反射、折射和散射，经多次反射从而增大入射光在电池中的光程，制备适合于薄膜太阳电池应用的纳米结构AZO薄膜也是研究和实现高性能薄膜太阳电池的重要前提。。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种高强度多层膜系光电玻璃及其制备方法。本发明在氧化铝薄膜层和AZO薄膜层的共同作用下，实现对入射太阳光的反射、折射和散射，从而提高AZO薄膜的光电性能。

本发明的技术方案：一种高强度多层膜系光电玻璃，其特征在于：包括玻璃基片，在玻璃基片上依次设有二氧化硅层、氧化铝薄膜层和AZO薄膜层。

前述的高强度多层膜系光电玻璃中，所述的二氧化硅层2是高纯度二氧化硅层。

实现前述高强度多层膜系光电玻璃的制备方法，其特征在于，按下述步骤进行：

①对玻璃基片进行预清洗；

②重复3-4遍步骤①，再在真空干燥箱中烘干；

③在真空条件下对玻璃基片进行离子束溅射清洗；