[发明专利]一种双结构绒面ZnO基透明导电薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于透明导电氧化物薄膜技术领域，具体涉及一种双结构绒面ZnO基透明导电薄膜的制备方法。

背景技术

目前，薄膜太阳能电池因其具有低成本、低材料消耗等优势在多种太阳能电池中占有重要的地位，其中透明导电氧化物（TCO）薄膜是薄膜太阳能电池的重要组成部分。ZnO基薄膜由于具有光电性能优良、原材料丰富、价格低廉、无毒、氢等离子体下稳定等优势，受到了越来越多的关注，在铜铟镓硒、硅基等薄膜太阳能电池中得到了广泛的应用。由于薄膜太阳能电池的光电转换层非常薄，对入射光的吸收率较低，因此在透明导电薄膜上设计一种绒面陷光结构可以有效提高光散射能力，增加入射光光程，从而增大太阳能电池对入射光子的吸收能力，有效降低有源层厚度。同时，绒面结构的ZnO基薄膜可增大太阳能电池短路电流，提高光电转换效率，是太阳能电池前电极的理想材料。

目前ZnO基透明导电薄膜绒面的主流制备方法是采用磁控溅射法加湿法刻蚀技术。Wei-Lun Lu等（Study of textured ZnO：Al thin ?lm and its optical properties for thin ?lm silicon solar cells，Journal of Physics and Chemistry of Solids，2012年73卷52页–56页）采用磁控溅射法溅射ZnO：Al薄膜，再分别使用HCl、HNO₃和H₃PO₄腐蚀来获得雾度。经过HCl、HNO₃和H₃PO₄腐蚀20 s后，ZnO：Al薄膜表面呈现弹坑状结构，在550nm处的雾度值（散射光通量与总透过光通量之比）分别为43%、36%和26%。这种方法虽然具有工艺简单、成本低、刻蚀速度快等优点，但是所获得的绒面结构受薄膜腐蚀工艺影响较大，且制绒过程中刻蚀速率过高，可控性较差，薄膜易形成缺陷。因此大面积制绒时陷光效果随机性大，均匀度很难控制，具有高风险性。而且由于湿法刻蚀后薄膜厚度会减少造成材料浪费，从而带来生产成本提高和生长周期增长等问题。

2012年1月25日公开的公开号为CN 102332499 A的中国发明专利申请公开了一种利用微颗粒制备双结构绒面透明电极的方法，该方法的技术方案是首先在玻璃衬底上涂覆一层微颗粒，再采用薄膜沉积技术制备一定厚度的TCO薄膜，使得薄膜表面呈现出与涂覆颗粒相同的具有大特征尺寸的绒面结构，再利用湿法刻蚀的方法对薄膜表面进行刻蚀获得小特征尺寸，从而得到双结构的绒面。虽然这种方法提出采用微颗粒来获得绒面结构，但要得到双结构绒面仍需要利用湿法刻蚀的方法。

另一方面，在薄膜太阳能电池中，当光从空气穿过玻璃入射到电池内部时，由于空气和玻璃两者的折射率失配，会产生8%左右的反射损失，导致进入电池中的光量下降，进而影响电池效率的提升。如何在玻璃表面上引入减反射薄膜，使该层薄膜能有效地减少光的反射，让更多的光进入太阳能电池片并被吸收，对提高太阳能电池的效率具有重要的作用。目前，多孔SiO₂疏松薄膜材料具有较低的折射率和良好的化学稳定性，已经作为光伏玻璃表面减反射薄膜得到广泛的研究和应用。但单独制备减反射薄膜需要增加工艺步骤，如何简化工艺，降低制造成本对太阳能电池的生产同样具有重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种双结构绒面ZnO基透明导电薄膜的制备方法，操作简单，适合工业化大规模应用。该制备方法无需经过湿法刻蚀即可在光伏玻璃基底的一侧获得双结构绒面ZnO基透明导电薄膜，同时，在光伏玻璃基底的另一侧得到减反射薄膜。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种双结构绒面ZnO基透明导电薄膜的制备方法，包括以下步骤： 

1）将1份体积的颗粒源、1.5~3.5份体积的催化剂、2~3份体积的去离子水、10~20份体积的有机溶剂，在室温下搅拌8~10小时，再加入1份体积的颗粒源及0.1~0.2份体积的去离子水，搅拌8~10小时，获得含有大颗粒的溶液A；

2）将1份体积的颗粒源、0.5~2份体积的催化剂、1.5~3.5份体积的去离子水、10~20份体积的有机溶剂，在室温下搅拌3~8小时，获得含有小颗粒的溶液B；

3）将溶液A和溶液B以1:（0.25~2）的体积比混合，继续搅拌3~6小时，获得含有不同粒径颗粒的混合溶液C；