[发明专利]透明导电薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种透明导电薄膜及其制备方法。

背景技术

透明导电薄膜（TCO）由于其高电导和透光性而被广泛的应用于平板显示、OLED、触摸板和太阳能电池中。在太阳能电池中，其一般用作窗口层，常见的TCO薄膜有In₂O₃：SnO₂（称为ITO），ZnO：Al（称为AZO），SnO₂：F（称为FTO）和In₂O₃：WO₃（称为IWO）等。其中，ITO薄膜具有导电性好，可见光波段透光性高的优点，缺点是近红外波段透过率急剧下降；IWO则具有迁移率大、近红外波段透过性高的优点，但是导电性不如ITO；AZO具有成本低、在氢等离子体中稳定的优点，缺点是导电性和透光性不如ITO和IWO；FTO薄膜制备技术成熟，但其导电性和透光性一般。因此，需要一种既具有良好的导电性和可见光波段高的透光性，又需要在近红外波段也具有高的透光性的TCO材料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种既具有良好的导电性和可见光波段高的透光性，又需要在近红外波段也具有高的透光性的透明导电薄膜及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种透明导电薄膜，在In₂O₃中掺杂的SnO₂和WO₃制成，

通常，In₂O₃：SnO₂：WO₃各组分的质量百分比为90～95wt%:4%～9wt%:1%～5wt%。

更优为：In₂O₃：SnO₂：WO₃各组分的质量百分比为91～93wt%:5%～7wt%:2%～3wt%。

透明导电薄膜采用反应等离子体沉积，磁控溅射或者电子束蒸发的方法制备，靶材采用In₂O₃:SnO₂-WO₃混合靶，或者采用ITO和IWO两种靶材共沉积、或者IWO和SnO₂两种靶材共沉积。

本发明的有益效果是：这种新型的材料既具有ITO的良好的导电性和可见光波段的高透光性，同时又具有IWO的高迁移率和近红外波段的高透光性特点，作为薄膜太阳电池中的窗口层，可以有效地提高电池的短路电流密度，从而提高效率。

具体实施方式

本发明主要提出一种新型的透明导电薄膜材料称为ITWO，透明导电薄膜是在In₂O₃中掺杂的SnO₂和WO₃制成，In₂O₃：SnO₂：WO₃各组分的质量百分比为90～95wt%:4%～9wt%:1%～5wt%。更优为：91～93wt%:5%～7wt%:2%～3wt%。

ITWO的作用：作为薄膜太阳电池的窗口层，降低金属栅线与吸收层（或缓冲层）之间的接触电阻，从而降低串阻，提高电池的短路电流密度，提高效率。

本发明提出的ITWO透明导电材料可以采用多种制备方法来实现。如反应等离子体沉积（RPD），磁控溅射、电子束蒸发等。靶材可以采用混合靶In₂O₃:SnO₂-WO₃混合靶，也可以采用采用ITO和IWO两种靶材共沉积，或者IWO和SnO₂两种靶材共沉积等。

一个最佳的实施方法是反应等离子体沉积（RPD），这种方法具有对衬底表面损伤小的突出优点。

制备过程是：首先将沉积腔室的真空度抽至10^-4Pa以下，样品架移动速度（Tray speed）设定为2mm/s—15mm/s之间，根据薄膜厚度而定。气体为Ar和O₂，Ar流量控制在80-120sccm范围内，O₂控制在18-23sccm范围内。之后对等离子体枪点火，对靶材预溅射10min，目的的是清除掉靶材表面的污染物等。然后开始沉积成膜，完成透明导电薄膜的制备。