[发明专利]一种绒面ZAO透明导电薄膜的制备工艺无效
申请号: | 201410222578.1 | 申请日: | 2014-05-26 |
公开(公告)号: | CN103996748A | 公开(公告)日: | 2014-08-20 |
发明(设计)人: | 王晓晶 | 申请(专利权)人: | 王晓晶 |
主分类号: | H01L31/18 | 分类号: | H01L31/18;H01B13/00 |
代理公司: | 暂无信息 | 代理人: | 暂无信息 |
地址: | 430073 湖北*** | 国省代码: | 湖北;42 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 zao 透明 导电 薄膜 制备 工艺 | ||
技术领域
本发明涉及太阳能电池材料制备技术领域,尤其涉及一种绒面ZAO透明导电薄膜的制备工艺。
背景技术
TCO材料在太阳电池中用于光入射面形成透明接触电极,用于背光面背反射层之前以改善电池的光学特性和形成扩散势垒。绒面TCO在薄膜太阳电池特别是上衬型薄膜太阳电池中具有重要作用,不仅作为电池的前电极引出电流,同时也作为光陷层提高太阳电池活性层中光的吸收,进而提高电池电流和电池效率,对于非晶硅薄膜电池,还可以减少S-W光致衰减效应,提高电池稳定性。磁控溅射法制备的ZAO薄膜的表面较平整,需要利用腐蚀液进行表面刻蚀,形成绒面。利用盐酸溶液进行ZnO透明导电薄膜绒面制备的报道较多]。但是有机柔性衬底无法承受酸性较强的盐酸溶液腐蚀,因此,现有用酸蚀刻的工艺有待改善。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷,提供一种绒面ZAO透明导电薄膜的制备工艺。
一种绒面ZAO透明导电薄膜的制备工艺,包括:采用乙酸溶液腐蚀ZAO薄膜。
进一步地,如上所述的绒面ZAO透明导电薄膜的制备工艺,所述乙酸浓度为1%,刻蚀时间为10±3s。
本发明利用酸性较弱的乙酸溶液为刻蚀液,对TPT柔性基ZAO透明导电薄膜进行刻蚀的工艺条件,薄膜具有较好的绒面结构和光电性能。
附图说明
图1是不同乙酸浓度下刻蚀的ZAO薄膜的X射线衍射图;
图2是根据谢乐公式计算得到的薄膜表面的平均晶粒尺寸;
图3为不同乙酸浓度刻蚀的ZAO薄膜的方块电阻曲线;
图4为不同乙酸浓度刻蚀的ZAO薄膜的透过率和反射率曲线;
图5为不同乙酸浓度刻蚀的ZAO薄膜的光吸收曲线;
图6为不同刻蚀时间制备的ZAO薄膜的XRD图;
图7为不同刻蚀时间制备的ZAO薄膜的平均晶粒尺寸曲线;
图8-a为未刻蚀ZAO薄膜绒面结构的SEM图;
图8-b为刻蚀时间为10s时ZAO薄膜绒面结构的SEM图;
图8-c为刻蚀时间为20s时ZAO薄膜绒面结构的SEM图;
图9为同刻蚀时间的ZAO薄膜的方块电阻曲线;
图10为不同刻蚀时间ZAO薄膜的光透过率和反射率曲线;
图11为不同刻蚀时间ZAO薄膜的光吸收曲线。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实验方法:
本发明中采用溅射后湿刻蚀的方法制备具有绒面结构ZAO透明导电薄膜,乙酸为刻蚀溶液,研究了不同刻蚀液浓度、不同刻蚀时间对柔性TPT衬底上制备的ZAO薄膜光电性能的影响。具体实验参数如表1所示:
表1刻蚀实验工艺参数
利用PH试纸测量的三种浓度的乙酸溶液的PH值在2~4之间,随着乙酸浓度的增加,PH值减小。
绒面ZAO薄膜结构与性能研究
不同乙酸浓度制备的绒面ZAO结构与性能分析
图1是不同乙酸浓度下刻蚀的ZAO薄膜的X射线衍射图,图2是根据谢乐公式计算得到的薄膜表面的平均晶粒尺寸。由图可知,所有的薄膜样品均在2θ为34.20°左右具有强的衍射峰,对应ZnO晶体的(002)晶面,说明薄膜均为纤锌矿结构,且具有明显的c轴择优取向。随着乙酸浓度的增加,(002)衍射峰具有向较大的衍射角移动的趋势,同时衍射峰的半高宽增大,平均晶粒尺寸减小,结晶质量降低。这可能由于两个方面的原因造成的,一是处于晶界处的Al原子被刻蚀掉,晶格常数减小,因此衍射角向较大的方向移动;二是刻蚀后薄膜厚度降低,且刻蚀后存在更多的晶界缺陷,结晶质量降低。
图3是不同乙酸浓度刻蚀的ZAO薄膜的方块电阻曲线。由图可知,绒面ZAO薄膜的方块电阻随着乙酸浓度的增加而增加,即导电性能随着刻蚀浓度的增加而降低。这与薄膜中缺陷增加,结晶质量降低有关。由于刻蚀后,晶界处缺陷的增加,晶界陷阱将捕获带电载流子,载流子浓度将会降低;另一方面,薄膜晶粒尺寸的降低,使得薄膜内的晶界数量增加,晶界散射增加,也会引起薄膜迁移率的降低,因此刻蚀后薄膜的导电性能降低。未刻蚀的ZAO薄膜的方块电阻最低,其方阻为120Ω/□。
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