[发明专利]透明导电氧化物镀膜玻璃及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及特种玻璃制备领域，特别是涉及一种透明导电氧化物镀膜玻璃及其制备方法。

背景技术

TCO（Transparent conducting oxide）玻璃，即透明导电氧化物镀膜玻璃，是在平板玻璃表面通过物理或者化学镀膜的方法均匀镀上一层透明的导电氧化物而得到的。

透明导电氧化物镀膜玻璃在硅基薄膜太阳能电池中充当电池的前电极，起着透光和收集电流的作用。在硅基薄膜太阳能电池中，非晶硅的光吸收主要集中在可见光（380nm～780nm）范围内，其电池结构为P、I、N三层非晶硅膜组成，其中本征非晶硅层即I层是光生载流子的产生区域。当太阳光照射到非晶硅薄膜太阳能电池后时，能量大于或等于I层非晶硅能带宽度的光子（对应特定光波长）被处于价带的电子吸收，光子把能量转移给电子，电子获得能量后跃迁到导带形成光生电子-空穴对，该电子-空穴对在PN结的内建电场作用下分别向P、N区域做定向移动，从而形成光生电流。而能量低于I层非晶硅能带宽度的光子则不足以使价带中的电子跃迁到导带，因此不能被太阳能电池吸收而白白浪费掉。对于太阳能光谱其范围为300nm~2500nm，其能量的主要集中区域为可见光区域和近红外区域。

相对于晶硅太阳能电池，薄膜太阳能电池的发电功率偏低。传统的薄膜太阳能电池所采用的透明导电氧化物镀膜玻璃的能够吸收的太阳光的光谱范围较窄，其利用的太阳光主要集中在可见光区域，近红外区域的太阳光中能量大部分被浪费。

发明内容

基于此，针对传统的薄膜太阳能电池所采用的透明导电氧化物镀膜玻璃的能够吸收的太阳光的光谱范围较窄的问题，有必要提供一种能够吸收光谱范围较宽的太阳光的透明导电氧化物镀膜玻璃及其制备方法。

一种透明导电氧化物镀膜玻璃，包括依次层叠的如下结构：

玻璃基体、屏蔽层以及透明导电氧化物层；

所述透明导电氧化物层的氧化物的晶粒尺寸从靠近所述屏蔽层一侧向远离所述屏蔽层一侧逐渐变小。

在一个实施例中，所述屏蔽层的折射率从靠近所述玻璃基体一侧向远离所述玻璃基体一侧逐渐变大，折射率的变化范围为1.48~1.56。

在一个实施例中，所述屏蔽层的材质为SiO₂，所述屏蔽层的厚度为30nm~100nm。

在一个实施例中，所述透明导电氧化物层的材质为SnO₂，所述透明导电氧化物层的厚度为500nm~1200nm。

一种透明导电氧化物镀膜玻璃的制备方法，包括如下步骤：

提供玻璃基体；

将所述玻璃基体加热到500℃~650℃，采用常压化学气相沉积法，将甲硅烷和氧化剂分别以惰性气体为载体，通入到所述玻璃基体表面反应形成屏蔽层；

将所述玻璃基体加热到500℃~600℃，将预制气化的锡源、含氧源、掺杂剂和稳定剂分别以所述惰性气体为载体，通入到所述玻璃基体表面在所述屏蔽层上形成透明导电氧化物层，通过控制所述玻璃基体的温度先高后低、控制所述含氧源和锡源的浓度配比先大后小或控制所述稳定剂添加的先多后少，使得所述透明导电氧化物层的氧化物的晶粒尺寸从靠近所述屏蔽层一侧向远离所述屏蔽层一侧逐渐变小。

在一个实施例中，所述沉积形成屏蔽层的步骤中，通过控制所述玻璃基体的温度先高后低或控制所述氧化剂和甲硅烷的浓度配比先大后小，使得所述屏蔽层的折射率从靠近所述玻璃基体一侧向远离所述玻璃基体一侧逐渐变大。

在一个实施例中，形成所述屏蔽层的步骤中，按照摩尔百分比，甲硅烷的含量为0.1%~10%，氧化剂的含量为10%~50%。

在一个实施例中，所述形成透明导电氧化物层的步骤中，按照摩尔百分比，锡源的含量为5%~60%，含氧源的含量为10%~80%，掺杂剂的含量为1%~10%，稳定剂的含量为1%~10%。

在一个实施例中，所述氧化剂为氧气，所述惰性气体为氮气或氩气。

在一个实施例中，所述锡源为四氯化锡、单丁基三氯化锡、二甲基二氯化锡和四甲基锡中的至少一种；

所述掺杂剂为三氟乙酸、氟化氢、过氟乙酸和全氟醋酸中的至少一种；

所述含氧源为水和过氧水中的至少一种；

所述稳定剂为甲醇、乙醇和氯化氢中的至少一种。

通过控制透明导电氧化物镀膜玻璃的透明导电氧化物层的氧化物的晶粒尺寸使得其在靠近屏蔽层一侧晶粒尺寸较大，而远离屏蔽层一侧晶粒尺寸相对较小，这种透明导电氧化物层的膜层结构对太阳光从短波长到长波长都具备较高的散射特性，从而使得透明导电氧化物镀膜玻璃能够吸收光谱范围较宽的太阳光。