[发明专利]一种太阳能电池前电极的绒面掺铝氧化锌薄膜制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池前电极的绒面掺铝氧化锌薄膜(AZO)制备方法，特别用于薄膜太阳能电池。涉及玻璃加工、薄膜太阳能电池光伏电池和光伏建筑一体化材料的制造技术领域。

背景技术

透明导电氧化物薄膜(TCO)作为前电极被广泛应用于微电子如光电转换器件、平板显示及薄膜太阳能电池等领域。目前，广泛应用的透明导电氧化物薄膜为氧化铟锡(ITO)，它以制备技术成熟，性能稳定而被公认为光电综合性能最佳的使用透明导电薄膜。然而，ITO价格昂贵，In元素有毒且资源稀少，ITO靶材较难制备，沉积工艺相对要求严格，因此，人们一直在寻找ITO的替代材料。掺铝氧化锌薄膜(AZO)作为TCO材料之一，具有优异的光电性能，价格低廉、无毒，化学和热稳定性好，因而得到了广泛的关注；另一个重要方面就是经表面刻蚀后的AZO薄膜，与平面AZO薄膜相比透过率相差不大，但其绒面结构陷光效果非常好，可以极大的增加太阳能电池的光电转换效率，因此非常适合作太阳能电池的前电极，具有很好的应用前景。

目前制备绒面AZO透明导电膜的方法一是先用磁控溅射工艺在玻璃上镀光滑的AZO薄膜，然后用酸腐蚀或离子束刻蚀的方法形成绒面(文献：Modification of AZO thin-film properties by annealing and ion etching，Vacuum，2010，84，p215-217)；二是控制实验参数直接沉积出绒面AZO透明导电膜(文献：磁控溅射技术制备织构化表面Al掺杂ZnO薄膜.光电子.激光.2010，21(4)，p559-564)。然而方法一采用酸腐蚀的方法，废水会对环境造成污染，并且刻蚀过程复杂；而方法二制得的薄膜绒面效果不显著，无法满足太阳能电池绒面AZO透明导电膜的要求。

发明内容

本发明公开了一种太阳能电池前电极的绒面掺铝氧化锌薄膜制备方法，可以有效克服现有制备绒面AZO透明导电膜存在的环境污染、刻蚀过程复杂、制得的薄膜绒面效果不显著，无法满足太阳能电池绒面AZO透明导电膜的要求等弊端。采用本发明制备方法不仅简单易行，而且可以有效增加光线在薄膜中的光程，从而增加光的吸收量，进而提高太阳能电池的光电转化效率。

一种太阳能电池前电极的绒面掺铝氧化锌薄膜制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(A)用金刚砂粉末6g与6ml水搅拌均匀，制备成刻蚀液待用；

(B)将玻璃基片放进去离子水中，超声清洗15分钟；用镊子把玻璃基片夹进装有盐酸的大烧杯中，超声清洗15分钟后放进装有纯乙醇和丙酮的烧杯中清洗，待用；

(C)在玻璃基片上均匀旋涂准备好的刻蚀液：将清洗过的玻璃基片轻轻放于刻蚀液上，沿顺时针方向均匀用力对玻璃基片进行刻蚀，刻蚀时间为2min；

(D)刻蚀之后进行清洗，烘干，即可得到绒面玻璃基片；

(E)在绒面玻璃基片上真空蒸发镀制AZO薄膜，真空度≤10^-3Pa，镀膜时间1h；

(F)在氮气和空气气氛中，在400℃的温度范围内进行热处理，热处理时间为15min；即镀制成功绒面AZO薄膜。

本发明具有以下优点和积极效果：

1、本发明采用金刚砂对玻璃基片进行前处理，不采用酸腐蚀方法，避免了废水对环境的污染。

2、本发明比一般的镀制后刻蚀或直接沉积得到的绒面AZO透明导电膜具有更加优异的绒面效果，可以有效增加光线在薄膜中的光程，从而增加光的吸收量，进而提高太阳能电池的光电转化效率。

附图说明

图1302.5号金刚砂刻蚀后的玻璃基片表面的AFM形貌；

图2303号金刚砂刻蚀后的玻璃基片表面的AFM形貌；

图3304号金刚砂刻蚀后的玻璃基片表面的AFM形貌；

图4302.5号金刚砂刻蚀后的玻璃基底上蒸镀的AZO薄膜绒面的AFM形貌；

图5303号金刚砂刻蚀后的玻璃基底上蒸镀的AZO薄膜绒面的AFM形貌；

图6304号金刚砂刻蚀后的玻璃基底上蒸镀的AZO薄膜绒面的AFM形貌；

图7未刻蚀玻璃基底制得的AZO薄膜的光谱透过率；

图8对玻璃基底进行绒面处理制备的AZO薄膜的光谱透过率。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

实施例1：

(1)用302.5型号的金刚砂粉末6g与6ml水搅拌均匀，制成刻蚀液待用；