一种绒面铝掺杂氧化锌薄膜的制备方法与流程

本发明涉及太阳能电池薄膜技术领域，具体是一种绒面铝掺杂氧化锌薄膜的制备方法。

背景技术：

铝掺杂氧化锌(AZO)薄膜是一种具有优良光电性能的透明导电薄膜材料，且具有原料易得、价格较低、污染较小、热化学稳定性较好等优点，从而成为理想的ITO薄膜替代材料。

AZO作为前电极在硅基太阳能电池、薄膜太阳能电池中有了广泛的应用，太阳能电池的吸收层对入射光的吸收有限，因此在透明前电极上设计一层陷光绒面结构十分必要。绒面结构通过加强对入射光的折射和散射，增加入射太阳光在太阳能电池中的光程，提高薄膜对光的吸收率，从而提高太阳能电池的光电转换效率。

目前，传统的AZO薄膜绒面制备方法分为薄膜刻蚀和镀膜前玻璃基板的预刻蚀等，即对制备好的薄膜进行刻蚀形成绒面或者先对玻璃基板进行刻蚀，形成基板的粗糙绒面结构后在绒面的玻璃基板上镀膜形成绒面。刻蚀方法主要有湿法刻蚀与干法刻蚀，即采用一定浓度的酸溶液腐蚀或者激光等离子体刻蚀。这些传统的绒面制备方法具有工序复杂、能源消耗较大、刻蚀过程难以控制、环境污染较大等缺点。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种绒面铝掺杂氧化锌薄膜的制备方法，该方法工艺简单、过程容易控制、成本低。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种绒面铝掺杂氧化锌薄膜的制备方法，包括以下步骤：

S1、取玻璃基底，对玻璃基底表面进行羟基化处理；

S2、以固含量0.01～0.10%的聚苯乙烯小球微乳液在羟基化的玻璃基底表面制备聚苯乙烯模板层；

S3、采用直流磁控溅射工艺，在聚苯乙烯模板层上制备厚度为500～900nm的AZO薄膜；

S4、通过热处理去除聚苯乙烯模板层，使AZO薄膜分为镂空的上AZO薄膜层与下AZO薄膜层；

S5、在上AZO薄膜层表面制备胶粘剂层，将上AZO薄膜层转移到另一基板表面，最终得到绒面铝掺杂氧化锌薄膜。

进一步的，所述步骤S1中的羟基化处理为将玻璃基底置于体积比7:3的浓硫酸与双氧水的混合溶液中，在50～70℃的环境下浸泡1～3h，之后以去离子水与无水乙醇反复清洗即得到羟基化的玻璃基底。

进一步的，所述步骤S2聚苯乙烯模板层可采用旋涂、刮涂或垂直浸渍自组装法工艺制备。

进一步的，所述步骤S3直流磁控溅射工艺以Al与Zn的混合氧化物陶瓷靶为溅射靶材，靶间距5～10cm，氩气流量20～50sccm，溅射功率150～400W，工作压强0.1～1.0Pa。

进一步的，所述步骤S4热处理的温度为400～600℃，热处理时间1.5～4.0h。

本发明的有益效果是，舍弃传统的绒面制备方法，通过液相法制备聚苯乙烯模板层，通过磁控溅射制备AZO薄膜，去除聚苯乙烯模板层后，上AZO薄膜层的内侧面自然形成绒面，将其与下AZO薄膜层3b分离后，上AZO薄膜层内侧面翻转变为外侧面，即得到绒面铝掺杂氧化锌薄膜AZO薄膜，避免了传统刻蚀过程难以控制、环境污染较大的缺点，工艺简单、成本低。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

图1是本发明步骤S2的示意图；

图2是本发明步骤S3的示意图；

图3是本发明步骤S4的示意图；

图4是本发明步骤S5的示意图。

具体实施方式

本发明提供一种绒面铝掺杂氧化锌薄膜的制备方法，包括以下步骤：

S1、取玻璃基底，将玻璃基底置于体积比7:3的浓硫酸与双氧水的混合溶液中，在50～70℃的环境下浸泡1～3h，之后以去离子水与无水乙醇反复清洗洁净，实现对玻璃基底表面的羟基化处理；

S2、如图1所示，以固含量0.01～0.10%的聚苯乙烯小球微乳液在羟基化的玻璃基底1表面制备聚苯乙烯模板层2；聚苯乙烯模板层2可采用旋涂、刮涂或垂直浸渍自组装法工艺制备；

S3、结合图2所示，采用直流磁控溅射工艺，在聚苯乙烯模板层2上制备厚度为500～900nm的AZO薄膜3；直流磁控溅射工艺以Al与Zn的混合氧化物陶瓷靶为溅射靶材，氧化锌与氧化铝的质量比为98：2，可由市场直接购买，靶间距5～10cm，氩气流量20～50sccm，溅射功率150～400W，工作压强0.1～1.0Pa；

S4、结合图3所示，通过热处理去除聚苯乙烯模板层，使AZO薄膜分为镂空的上AZO薄膜层3a与下AZO薄膜层3b；热处理温度为400～600℃，热处理时间1.5～4.0h；

S5、结合图4所示，在上AZO薄膜层3a表面制备胶粘剂层4，用另一基板5覆盖在胶粘剂层4上，再拿起基板5，使上AZO薄膜层3a与下AZO薄膜层3b相分离，将上AZO薄膜层3a转移到基板5的表面，最终得到绒面铝掺杂氧化锌薄膜，胶粘剂层4可采用聚氨酯胶粘剂，基板5可使用玻璃基板或PET基板。

由于去除聚苯乙烯模板层后，上AZO薄膜层3a的内侧面自然形成绒面，将其与下AZO薄膜层3b分离后，再将上AZO薄膜层3a的内侧面翻转成外侧面，即得到绒面铝掺杂氧化锌薄膜。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。