[发明专利]一种电流辅助的掺铝氧化锌薄膜化学制绒方法

说明书

技术领域

本发明属于透明导电薄膜技术领域，具体涉及一种掺铝氧化锌透明导电薄膜的绒面制备方法。

背景技术

透明导电氧化物薄膜(TCO)作为一种同时具备高可见光透过率和低电阻的光电信息材料，广泛用于薄膜太阳能电池、平板显示器、传感器以及各种光电器件。掺铝氧化锌薄膜作为透明导电氧化物薄膜材料之一，具有优异的光电性能，且价格低廉、无毒，化学和热稳定性好，因而得到了广泛的关注。另外，经表面刻蚀后的掺铝氧化锌薄膜，与平面掺铝氧化锌薄膜相比透过率相差不大，但其绒面结构陷光效果非常好，可以极大地增加太阳能电池的光电转换效率，具有很好的应用前景。

目前，制备绒面掺铝氧化锌透明导电薄膜的方法有两种：一是先用磁控溅射工艺在玻璃上镀光滑的掺铝氧化锌薄膜，然后用酸溶液(如HCl、HF等)或离子束刻蚀的方法形成绒面；二是控制实验参数直接沉积出绒面掺铝氧化锌透明导电薄膜。然而前者采用酸腐蚀的方法，刻蚀速率较快，不易控制，废水会对环境造成污染；后者制得的薄膜绒面效果不显著，不能满足硅基薄膜太阳能电池前电极的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种在电流辅助作用下掺铝氧化锌薄膜表面制绒的方法。

解决上述技术问题所采用的技术方案是由下述步骤组成：

1、采用磁控溅射法在玻璃衬底上沉积掺铝氧化锌薄膜。

2、在沉积的掺铝氧化锌薄膜两端固定电极，将掺铝氧化锌薄膜的中间部分浸入乙酸铵水溶液中，在电极两端加10～200mA电流进行制绒，制绒时间为2～20分钟，得到绒面掺铝氧化锌薄膜。

上述步骤1中，采用磁控溅射法在玻璃衬底上沉积掺铝氧化锌薄膜的条件具体为：以氩气为溅射气氛，氩气流量为10～15sccm，衬底温度为150～180℃，溅射压强为2～4mTorr、功率为70～120W，沉积的掺铝氧化锌薄膜的厚度为600～1000nm。

上述步骤2中，优选在电极两端加30～150mA电流进行制绒，进一步优选在电极两端加100～150mA电流进行制绒，制绒时间优选10分钟；所述乙酸铵水溶液的质量分数为3％～7％，优选乙酸铵水溶液的质量分数为5％。

本发明通过在掺铝氧化锌薄膜传统化学制绒的同时加以辅助电流，大大提高了掺铝氧化锌薄膜绒面的粗糙度，增强了掺铝氧化锌薄膜的光散射特性，适合于薄膜太阳能电池的制作，可以提高太阳能电池的陷光能力及光电转换效率。本发明制作方法简单易行，适于大面积生产。

附图说明

图1是对比例1得到的绒面掺铝氧化锌薄膜的扫描电子显微镜表面形貌图。

图2是实施例1得到的绒面掺铝氧化锌薄膜的扫描电子显微镜表面形貌图。

图3是实施例2得到的绒面掺铝氧化锌薄膜的扫描电子显微镜表面形貌图。

图4是实施例3得到的绒面掺铝氧化锌薄膜的扫描电子显微镜表面形貌图。

图5是实施例4得到的绒面掺铝氧化锌薄膜的扫描电子显微镜表面形貌图。

图6是对比例1得到的绒面掺铝氧化锌薄膜的表面轮廓曲线。

图7是实施例1得到的绒面掺铝氧化锌薄膜的表面轮廓曲线。

图8是实施例2得到的绒面掺铝氧化锌薄膜的表面轮廓曲线。

图9是实施例3得到的绒面掺铝氧化锌薄膜的表面轮廓曲线。

图10是实施例4得到的绒面掺铝氧化锌薄膜的表面轮廓曲线。

图11是对比例1得到的绒面掺铝氧化锌薄膜的光散射图像。

图12是实施例1得到的绒面掺铝氧化锌薄膜的光散射图像。

图13是实施例2得到的绒面掺铝氧化锌薄膜的光散射图像。

图14是实施例3得到的绒面掺铝氧化锌薄膜的光散射图像。

图15是实施例4得到的绒面掺铝氧化锌薄膜的光散射图像。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明的保护范围不仅限于这些实施例。

实施例1

1、将30mm×30mm的玻璃片衬底依次在丙酮、乙醇中超声清洗10分钟，然后依次用70℃的RCA1、RCA2溶液浸泡20分钟，再用去离子水清洗干净，最后用氮气吹干。将清洗干净的玻璃衬底放入磁控溅射反应室中，预热60分钟，以氩气为溅射气氛通入反应室，控制氩气流量为12sccm、衬底温度为160℃，在溅射压强为3mTorr、功率为100W下，以掺铝氧化锌为靶材，沉积6600s，得到掺铝氧化锌薄膜。