专利名称：新型复合型透明导电玻璃及其制备方法
技术领域：
本发明涉及透明导电玻璃领域，特别涉及新型复合型透明导电玻璃的制造技术领 域。
背景技术：
透明导电玻璃由于具备良好的导电性和透光性，目前广泛用做薄膜太阳电池前电 极，如图1所示.掺氟氧化锡(Sn02:F简称FT0)透明导电玻璃除具备良好的透光性和导电 性之外，由于具备相对成熟的产业化技术，良好的热稳定性以及较高的绒面度，因而成为目 前薄膜太阳电池前电极应用的主要产品。以玻璃为衬底的硅基薄膜电池结构，为了提高电池效率，如何提高入射光到达有 源层的光通量是成为一个主要研究课题。目前的现有技术是通过提高透明导电玻璃(TC0) 的绒面度来达到增加入射光通量的目的；但目前产业化广范使用的TC0玻璃结构(浮法玻 璃/Sn02/Si02/Sn02:F)存在如下缺点；(1)TC0折射率(n 1. 9)与硅薄膜折射率(n 3. 5)之间的不匹配所造成光学损 失的问题。当一束光由一种介质传播进入另一种介质时，会在界面处发生反射。假定介质1 的折射率为nl，介质2的折射率为n2，则光在界面处的反射率估算公式为R = (nl-n2)2/(nl+n2)2以光从空气(折射率为1)射入玻璃(折射率为1.5)为例，计算得到礼=4%;玻 璃/TC0膜(折射率为2. 0)之间的反射率为R2 = 2%，TCO/Si薄膜(折射率为3. 5)之间 的反射率为R3 = 7.44%。总的光反射为P = Ri+96% XR2+ (96% -96% XR2) XR3 = 13%(2)传统的TCO膜层材料为掺氟氧化锡(简称FT0)，由于Sn02中的Sn4+在H+氛 围下不稳定，易被还原致使FT0膜层变黑，降低TC0的物理性能(透光性能变差，面电阻增 大)。如图二，图三所示。
发明内容
本发明的目的，是针对现有技术存在的缺陷，提供一种能降低膜层对入射光的反 射，抑制FT0膜层在CVD等离子下的氢离子还原作用，以提高电池组件效率的复合型透明导 电玻璃及其制备方法。本发明所采取的技术方案是在原有的掺氟氧化锡膜层上先沉积一层(比如 20nm)氧化钛(Ti02)，目的是为了降低由于折射率不匹配所造成的界面反射损失。在沉积过 Ti02之后，再沉积一层(如lOnm)掺铝氧化锌(AZ0)，此种做法就是利用氧化锌在氢等离子 下强的抗还原能力，有效避免氢离子对氧化物中金属离子的还原，同时保证了透明导电玻 璃良好的物理性能。在沉积一层20nm的Ti02之后，透明导电玻璃对光的总反射率计算如下
以光从空气(折射率为1)射入玻璃(折射率为1.5)为例，计算得到R = 4%;玻 璃/TC0膜(折射率为2.0)之间的反射率为2%，TC0/Ti02薄膜(折射率为2. 5)之间的反 射率为1. 2%, Ti02/Si薄膜之间的反射率为2. 8%。总的反射率P为p = 4% +96% X2% +(96% -96% X2% ) XL 2% +[(96% -96% X2% )-(96% -96% X2) X 1. 2% ] X2. 8%= 8%由上面计算可以看出，在TCO之上沉积一层Ti02之后，总的反射率由原来的13% 降为8%。本发明的制备方法是采用磁控溅射(PVD)的方式，所需的工艺气体为高纯氩气 (Ar)和高纯氧气(02)。控溅射所需的本底真空为< 10_4Pa。工艺压强为0. 1 0. 5Pa。沉积 Ti02膜层所用的靶材为金属Ti或者Ti02陶瓷靶。沉积AZ0膜层所用的靶材为AZO (Al203wt % 0% 3%)陶瓷靶。其工艺原理是Ar气在高电压的作用下，形成气体等离子体(辉光放 电)，其中的阳离子(Ar+)在电场力作用下高速向靶材冲击，阳离子和靶材进行能量交换， 使靶材原子获得足够的能量从靶材表面逸出，沉积到衬底上形成工艺所需的薄膜材料。工 艺气体氧气主要是在工艺反应过程中起到补氧的目的，保证Ti02与AZ0具备良好的物理性 能。本发明相对于传统的透明导电玻璃具有如下显著优点1.有更高的透光性在传统的透明导电膜层上沉积一层Ti02膜层，避免了由于物 质间折射率的不匹配所造成的光学反射的损失，增加的入射光的透过率.2.有更稳定的物理性能.在传统透明导电膜层上沉积一层AZ0膜层，利用了 AZ0 强的抗氢还原能力，避免了膜层内的金属离子被氢离子还原，保证了透明导电玻璃良好的 物理性能.
图1为新型复合型透明导电玻璃的结构示意中1.掺铝氧化锌(AZO)，2.氧化钛(Ti02)，3.原片TC0玻璃的结构Si02/Sn02/ Sn02 F (FT0)，4. 3. 2mm 超白玻璃。图2为未被氢离子还原的FT0膜层的SEM图片图3为被氢离子还原后FT0膜层的SEM图片图4为硅基薄膜电池的基本结构示意中1.金属背电极，2.掺铝氧化锌(AZ0)，3. n:a-Si (n型非晶硅层)， 4.1:a-si(本征非晶硅层)，5.P:a-si(P型非晶硅层)，6.掺氟氧化锡(FT0)，7.光生电压 (Voc)，8. 3. 2mm超白玻璃，9.光源。
具体实施例方式所镀样品原片为尺寸2. 2 X 2. 6M2，厚度3. 2mm的传统的TC0玻璃。沉积Ti02厚度 为 20nm，AZO 厚度为 10nm。制备方法是采用磁控溅射(PVD)的方式，所需的工艺气体为高纯氩气(Ar)和高纯 氧气(02)。控溅射所需的本底真空为< 10_4Pa。工艺压强为0. 1 0. 5Pa。沉积Ti02膜层 2所用的靶材为金属Ti，沉积AZ0膜层1所用的靶材为AZ0(Al203wt% 0% 3% )陶瓷靶。
权利要求
一种新型复合型透明导电玻璃，以掺氟氧化锡膜层(FTO)的透明导电玻璃为原片，其特征是在原片导电玻璃上依次沉积一层氧化钛(TiO2)和掺铝氧化锌(AZO)，形成一种新型复合型透明导电玻璃结构。
2.根据权利要求1所述一种新型复合型透明导电玻璃，其特征是沉积的Ti02厚度可 以是20nm，AZ0厚度可以是10nm。
3.一种新型复合型透明导电玻璃的制备方法，其特征是采用磁控溅射(PVD)方式，所 需的工艺气体为高纯氩气(Ar)和高纯氧气(02)，控溅射所需的本底真空为小于10_4Pa，工 艺压强为0. 1 0. 5Pa,沉积Ti02膜层10所用的靶材为金属Ti或者Ti02陶瓷靶，沉积AZ0 膜层所用的靶材为AZ0(Al203wt% 0% 3% )陶瓷靶。
全文摘要
一种新型复合型透明导电玻璃及其制备方法，采用磁控溅射技术在原片透明导电玻璃上依次进行TiO2和AZO薄膜的沉积。此种复合型透明导电玻璃用于太阳能前电极，可有效降低TCO膜层对入射光的反射，增加到达有源层(本征硅)的光通量，进而达到提高太阳电池Jsc的目的；同时还可有效阻止FTO在Plasma下的氢离子还原作用，达到降低电池组件的串联电阻Rs，提高FF进而提高电池组件效率的目的。
文档编号C03C17/34GK101863626SQ201010191450
公开日2010年10月20日 申请日期2010年6月3日 优先权日2010年6月3日
发明者张庆丰, 章昌台, 罗培青, 郑加镇, 高石崇 申请人:江西赛维Best太阳能高科技有限公司