一种基于Au诱导的ITO薄膜上制备周期结构的方法

文档序号:10499985阅读:273来源:国知局
一种基于Au诱导的ITO薄膜上制备周期结构的方法
【专利摘要】一种基于Au诱导的ITO薄膜上制备周期结构的方法,先在玻璃基底上溅射ITO导电薄膜,在ITO导电薄膜表面溅射Au膜,再将玻璃基底固定在三坐标工作台上,三坐标工作台和加工光路系统配合,调节皮秒激光器的输出激光参数,辐照Au膜和ITO薄膜,设定三坐标工作台垂直向运动速度,到达设定位置后,水平向移动,之后于垂直向反方向运动,如此反复,加工路径为一条条首尾相接的线段,从而制作出均匀的大面积周期波纹结构,本发明制作的结构提升了薄膜太阳能电池的发电效率。
【专利说明】
一种基于Au诱导的ITO薄膜上制备周期结构的方法
技术领域
[0001]本发明属于微制造技术领域,具体涉及一种基于Au诱导的ITO薄膜上制备周期结构的方法。
【背景技术】
[0002]近年来,ITO薄膜技术被应用到新型太阳能电池制造领域,成为太阳能电池技术发展的一个主要方向。而在ITO表面制作大面积的周期结构,可以改变薄膜的透光率,从而提升太阳能电池的发电效率。皮秒激光作为超快加工方法,辐照在薄膜材料表层可以制造出大面积的均匀周期性结构,从而改变薄膜性能,但是由于ITO薄膜材料透光性强,需较大功率的激光作用,而皮秒激光光束的能量呈高斯分布,薄膜中间部分极易被烧蚀,出现纳米波纹遭到破坏,产生缺陷,从而降低ITO薄膜导电性,影响太阳能电池发电。

【发明内容】

[0003]为了克服上述现有技术的缺点,本发明的目的是提供一种基于Au诱导的ITO薄膜上制备周期结构的方法,在ITO上生成均匀完整的表面周期结构,从而提升薄膜太阳能电池的发电效率。
[0004]为了实现上述目的,本发明采取的技术方案为:
[0005]—种基于Au诱导的ITO薄膜上制备周期结构的方法,包括以下步骤:
[0006]I)先在玻璃基底I上溅射一层240nm厚的ITO导电薄膜2,然后在ITO导电薄膜2表面派射一层均勾的20nm厚的Au膜3 ;
[0007]2)将溅射有Au膜3和ITO导电薄膜2的玻璃基底I固定在三坐标工作台4上,三坐标工作台4和加工光路系统配合,加工光路系统包括皮秒激光器6,皮秒激光器6输出的激光经反射镜7反射后,再依次经过快门8、小孔光阑9、聚焦透镜10后能够垂直照射在Au膜3上,皮秒激光器6、快门8和三坐标工作台4通过与计算机5相连接进行控制;
[0008]3)先调节皮秒激光器6的输出激光波长为532nm,重频IKHz,脉宽1ps,再使激光功率在l-3mw之间,通过小孔光阑9调节通光孔,快门8控制加工过程的进行,再通过焦距为200mm的聚焦透镜10使光束聚焦;
[0009 ] 4)利用调节好的皮秒激光辐照玻璃基底I上的Au膜3和ITO薄膜2,设定三坐标工作台4垂直向运动速度为0.05-3mm/s,到达设定位置后,水平向移动50μηι,之后于垂直向反方向运动,如此反复,加工路径为一条条首尾相接的线段,从而制作出均匀的大面积周期波纹结构。
[0010]本发明的有益效果为:激光首先照射到Au膜3上,降低了材料对光的透过率,同时吸收多余的能量;Au膜3首先被烧蚀去除,且表面粗糙度均匀的Au膜3可以诱导形成均匀的初始纳米波纹,从而保证在较小的能量下在ITO导电薄膜上生成均匀完整的表面周期结构,提升了薄膜太阳能电池的发电效率。
【附图说明】
[0011]图1为实施例中Au膜3、IT0导电薄膜2、玻璃基底I分布及加工相对位置示意图。
[0012]图2为实施例中的加工光路系统示意图。
[0013]图3为实施例1中沿竖直方向激光照射材料后ITO导电薄膜2上形成纳米波纹结构,Au膜3被完全烧蚀去除。
[0014]图4为实施例1中激光照射Au膜3被完全烧蚀去除后,ITO导电薄膜2上形成均匀的大面积波纹结构。
[0015]图5为实施例2中激光照射Au膜3被完全烧蚀去除后,ITO导电薄膜2上形成均匀的大面积波纹结构。
[0016]图6为实施例3中激光照射Au膜3被完全烧蚀去除后,ITO导电薄膜2上形成均匀的大面积波纹结构。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图和实施例对本发明做详细描述。
[0018]实施例1
[0019]一种基于Au诱导的ITO薄膜上制备周期结构的方法,包括以下步骤:
[0020]I)先在玻璃基底I上溅射一层240nm厚的ITO导电薄膜2,然后在ITO导电薄膜2表面溅射一层均匀的20nm厚的Au膜3,如图1所示;
[0021]2)将溅射有Au膜3和ITO导电薄膜2的玻璃基底I固定在三坐标工作台4上,三坐标工作台4和加工光路系统配合,加工光路系统包括皮秒激光器6,皮秒激光器6输出的激光经反射镜7反射后,再依次经过快门8、小孔光阑9、聚焦透镜10后能够垂直照射在Au膜3上,皮秒激光器6、快门8和三坐标工作台4通过与计算机5相连接进行控制;
[0022]3)先调节皮秒激光器6的输出激光波长为532nm,重频IKHz,脉宽1ps,再使激光功率为1.5mw,通过小孔光阑9调节通光孔,快门8控制加工过程的进行,再通过焦距为200mm的聚焦透镜1使光束聚焦,如图2所示;
[0023 ] 4)利用调节好的皮秒激光辐照玻璃基底I上的Au膜3和ITO薄膜2,设定三坐标工作台4垂直向运动速度为lmm/s,到达设定位置后,水平向移动50μηι,之后于垂直向反方向运动,如此反复,加工路径为一条条首尾相接的线段,从而制作出均匀的大面积周期波纹结构。
[0024]如图3和图4所示,图3为本实施例中沿垂直方向激光照射材料后ITO导电薄膜2上形成周期性纳米波纹结构,Au膜3被完全烧蚀去除;图4为实施例中激光照射Au膜3被完全烧蚀去除后,ITO导电薄膜2上形成均匀的大面积波纹结构。
[0025]实施例2
[0026]一种基于Au诱导的ITO薄膜上制备周期结构的方法,包括以下步骤:
[0027]I)先在玻璃基底I上溅射一层240nm厚的ITO导电薄膜2,然后在ITO导电薄膜2表面溅射一层均匀的20nm厚的Au膜3,如图1所示;
[0028]2)将溅射有Au膜3和ITO导电薄膜2的玻璃基底I固定在三坐标工作台4上,三坐标工作台4和加工光路系统配合,加工光路系统包括皮秒激光器6,皮秒激光器6输出的激光经反射镜7反射后,再依次经过快门8、小孔光阑9、聚焦透镜10后能够垂直照射在Au膜3上,皮秒激光器6、快门8和三坐标工作台4通过与计算机5相连接进行控制;
[0029]3)先调节皮秒激光器6的输出激光波长为532nm,重频IKHz,脉宽1ps,再使激光功率为lmw,通过小孔光阑9调节通光孔,快门8控制加工过程的进行,再通过焦距为200mm的聚焦透镜1使光束聚焦,如图2所示;
[0030]4)利用调节好的皮秒激光辐照玻璃基底I上的Au膜3和ITO薄膜2,设定三坐标工作台4垂直向运动速度为0.05mm/s,到达设定位置后,水平向移动50μηι,之后于垂直向反方向运动,如此反复,加工路径为一条条首尾相接的线段,从而制作出均匀的大面积周期波纹结构。
[0031]如图5所示,图5为实施例2中激光照射Au膜3被完全烧蚀去除后,ITO导电薄膜2上形成均匀的大面积波纹结构。
[0032]实施例3
[0033]一种基于Au诱导的ITO薄膜上制备周期结构的方法,包括以下步骤:
[0034]I)先在玻璃基底I上溅射一层240nm厚的ITO导电薄膜2,然后在ITO导电薄膜2表面溅射一层均匀的20nm厚的Au膜3,如图1所示;
[0035]2)将溅射有Au膜3和ITO导电薄膜2的玻璃基底I固定在三坐标工作台4上,三坐标工作台4和加工光路系统配合,加工光路系统包括皮秒激光器6,皮秒激光器6输出的激光经反射镜7反射后,再依次经过快门8、小孔光阑9、聚焦透镜10后能够垂直照射在Au膜3上,皮秒激光器6、快门8和三坐标工作台4通过与计算机5相连接进行控制;
[0036]3)先调节皮秒激光器6的输出激光波长为532nm,重频IKHz,脉宽1ps,再使激光功率为3mw,通过小孔光阑9调节通光孔,快门8控制加工过程的进行,再通过焦距为200mm的聚焦透镜1使光束聚焦,如图2所示;
[0037]4)利用调节好的皮秒激光辐照玻璃基底I上的Au膜3和ITO薄膜2,设定三坐标工作台4垂直向运动速度为3mm/s,到达设定位置后,水平向移动50μηι,之后于垂直向反方向运动,如此反复,加工路径为一条条首尾相接的线段,从而制作出均匀的大面积周期波纹结构。
[0038]如图6所示,图6为实施例3中激光照射Au膜3被完全烧蚀去除后,ITO导电薄膜2上形成均匀的大面积波纹结构。
【主权项】
1.一种基于Au诱导的ITO薄膜上制备周期结构的方法,其特征在于,包括以下步骤: 1)先在玻璃基底(I)上溅射一层240nm厚的ITO导电薄膜(2),然后在ITO导电薄膜(2)表面派射一层均勾的20nm厚的Au膜(3); 2)将溅射有Au膜(3)和ITO导电薄膜(2)的玻璃基底(I)固定在三坐标工作台(4)上,三坐标工作台(4)和加工光路系统配合,加工光路系统包括皮秒激光器(6),皮秒激光器(6)输出的激光经反射镜(7)反射后,再依次经过快门(8)、小孔光阑(9)、聚焦透镜(10)后能够垂直照射在Au膜(3)上,皮秒激光器(6)、快门(8)和三坐标工作台(4)通过与计算机(5)相连接进行控制; 3)先调节皮秒激光器(6)的输出激光波长为532nm,重频IKHz,脉宽1ps,再使激光功率在l-3mw之间,通过小孔光阑(9)调节通光孔,快门(8)控制加工过程的进行,再通过焦距为200mm的聚焦透镜(10)使光束聚焦; 4)利用调节好的皮秒激光辐照玻璃基底(I)上的Au膜(3)和ITO薄膜(2),设定三坐标工作台(4)垂直向运动速度为0.05-3mm/s,到达设定位置后,水平向移动50μηι,之后于垂直向反方向运动,如此反复,加工路径为一条条首尾相接的线段,从而制作出均匀的大面积周期波纹结构。2.根据权利要求1一种基于Au诱导的ITO薄膜上制备周期结构的方法,其特征在于,包括以下步骤: 1)先在玻璃基底(I)上溅射一层240nm厚的ITO导电薄膜(2),然后在ITO导电薄膜(2)表面派射一层均勾的20nm厚的Au膜(3); 2)将溅射有Au膜(3)和ITO导电薄膜(2)的玻璃基底(I)固定在三坐标工作台(4)上,三坐标工作台(4)和加工光路系统配合,加工光路系统包括皮秒激光器(6),皮秒激光器(6)输出的激光经反射镜(7)反射后,再依次经过快门(8)、小孔光阑(9)、聚焦透镜(10)后能够垂直照射在Au膜(3)上,皮秒激光器(6)、快门(8)和三坐标工作台(4)通过与计算机(5)相连接进行控制; 3)先调节皮秒激光器(6)的输出激光波长为532nm,重频IKHz,脉宽1ps,再使激光功率为1.5mw,通过小孔光阑(9)调节通光孔,快门(8)控制加工过程的进行,再通过焦距为200mm的聚焦透镜(10)使光束聚焦; 4)利用调节好的皮秒激光辐照玻璃基底(I)上的Au膜(3)和ITO薄膜(2),设定三坐标工作台(4)垂直向运动速度为lmm/s,到达设定位置后,水平向移动50μηι,之后于垂直向反方向运动,如此反复,加工路径为一条条首尾相接的线段,从而制作出均匀的大面积周期波纹结构。3.根据权利要求1一种基于Au诱导的ITO薄膜上制备周期结构的方法,其特征在于,包括以下步骤: 1)先在玻璃基底(I)上溅射一层240nm厚的ITO导电薄膜(2),然后在ITO导电薄膜(2)表面派射一层均勾的20nm厚的Au膜(3); 2)将溅射有Au膜(3)和ITO导电薄膜(2)的玻璃基底(I)固定在三坐标工作台(4)上,三坐标工作台(4)和加工光路系统配合,加工光路系统包括皮秒激光器(6),皮秒激光器(6)输出的激光经反射镜(7)反射后,再依次经过快门(8)、小孔光阑(9)、聚焦透镜(10)后能够垂直照射在Au膜(3)上,皮秒激光器(6)、快门(8)和三坐标工作台(4)通过与计算机(5)相连接进行控制; 3)先调节皮秒激光器(6)的输出激光波长为532nm,重频IKHz,脉宽1ps,再使激光功率为lmw,通过小孔光阑(9)调节通光孔,快门(8)控制加工过程的进行,再通过焦距为200mm的聚焦透镜(10)使光束聚焦; 4)利用调节好的皮秒激光辐照玻璃基底(I)上的Au膜(3)和ITO薄膜(2),设定三坐标工作台(4)垂直向运动速度为0.05mm/s,到达设定位置后,水平向移动50μηι,之后于垂直向反方向运动,如此反复,加工路径为一条条首尾相接的线段,从而制作出均匀的大面积周期波纹结构。4.根据权利要求1 一种基于Au诱导的ITO薄膜上制备周期结构的方法,其特征在于,包括以下步骤: 1)先在玻璃基底(I)上溅射一层240nm厚的ITO导电薄膜(2),然后在ITO导电薄膜(2)表面派射一层均勾的20nm厚的Au膜(3); 2)将溅射有Au膜(3)和ITO导电薄膜(2)的玻璃基底(I)固定在三坐标工作台(4)上,三坐标工作台(4)和加工光路系统配合,加工光路系统包括皮秒激光器(6),皮秒激光器(6)输出的激光经反射镜(7)反射后,再依次经过快门(8)、小孔光阑(9)、聚焦透镜(10)后能够垂直照射在Au膜(3)上,皮秒激光器(6)、快门(8)和三坐标工作台(4)通过与计算机(5)相连接进行控制; 3)先调节皮秒激光器(6)的输出激光波长为532nm,重频IKHz,脉宽1ps,再使激光功率为3mw,通过小孔光阑(9)调节通光孔,快门(8)控制加工过程的进行,再通过焦距为200mm的聚焦透镜(10)使光束聚焦; 4)利用调节好的皮秒激光辐照玻璃基底(I)上的Au膜(3)和ITO薄膜(2),设定三坐标工作台(4)垂直向运动速度为3mm/s,到达设定位置后,水平向移动50μηι,之后于垂直向反方向运动,如此反复,加工路径为一条条首尾相接的线段,从而制作出均匀的大面积周期波纹结构。
【文档编号】B23K26/36GK105855710SQ201610312233
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年5月11日
【发明人】王文君, 杨慧著, 姜歌东, 梅雪松, 潘爱飞, 赵万芹, 翟兆阳, 孙学峰
【申请人】西安交通大学
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