一种双结构绒面azo透明导电薄膜及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及透明导电氧化物薄膜及其制备方法，特别是一种双结构绒面ΑΖ0透明导电薄膜及其制备方法。
【背景技术】
[0002]A1掺杂Ζη0(Ζη0:Α1，简称ΑΖ0)透明导电薄膜具有高透过率低电阻率的优良光电性能，并且源材料丰富且廉价，在氢等离子体中具有较高的稳定性，这使得其做为透明前电极在硅基薄膜太阳能电池中获得了广泛的研究和应用。此外，为了增加前电极的陷光效应，要求ΑΖ0薄膜表面具有凹凸不平的绒面结构，通过对入射光的散射，以增加太阳能电池吸收层对光的吸收，进而提高太阳能电池的转换效率。
[0003]目前，绒面ΑΖ0透明导电薄膜主要利用磁控溅射法在玻璃表面制备出表面平整的ΑΖ0透明导电薄膜，而后采用湿法腐蚀获得单结构绒面ΑΖ0薄膜。采用此种制备方法所得到的绒面结构形貌一般为凹陷结构，即“弹坑”状绒面结构。在获得绒面结构的湿法腐蚀过程中，普遍采用0.5%的稀HC1做为腐蚀液。除此之外，还可以采用HN03、H3P04、HF、NH4C1等溶液做为腐蚀液来获得ΑΖ0透明导电薄膜的绒面结构。
[0004]单结构绒面ΑΖ0薄膜对光的散射能力较低，为了进一步改善透明前电极的陷光能力，ΑΖ0薄膜双结构绒面是比较理想的选择，有助于提高太阳能电池的转换效率。目前主要采用溅射-腐蚀-溅射-腐蚀方法，获得表面形貌为大“弹坑”状绒面上覆盖小“弹坑”状绒面的双结构绒面ΑΖ0薄膜。与单结构绒面相比，此双结构绒面使得薄膜的陷光能力大大提高。然而，这种获得双结构绒面ΑΖ0透明导电薄膜的溅射-腐蚀-溅射-腐蚀的制备过程中，磁控溅射制备和腐蚀过程反复采用，这无疑会增加制备成本，并且使制备过程复杂化。
【发明内容】
[0005]本发明提供了一种双结构绒面ΑΖ0透明导电薄膜及其制备方法，能够实现良好的陷光效果，进而提高太阳能电池的转换效率。
[0006]—种双结构绒面ΑΖ0透明导电薄膜，该透明导电薄膜结构依次包括:衬底层、“弹坑”状的陷光绒面层和纳米柱陷光绒面层。
[0007]所述的衬底层为玻璃或聚酰亚胺；所述的“弹坑”状陷光绒面层为微米级“弹坑”状的绒面ΑΖ0薄膜；所述的纳米柱陷光绒面层为ΑΖ0纳米柱。
[0008]—种双结构绒面ΑΖ0透明导电薄膜的制备方法，该方法包括以下步骤:
[0009]a.采用玻璃或聚酰亚胺作为衬底层，首先清洗衬底，应用薄膜沉积技术在衬底表面制备ΑΖ0透明导电薄膜，薄膜厚度为500-1500nm ;
[0010]b.采用酸性或碱性腐蚀液对ΑΖ0透明导电薄膜进行腐蚀，腐蚀液重量百分比浓度为0.2-20%，腐蚀温度为10°C -80°C，腐蚀时间为5s-50min，获得具有微米级“弹坑”状的绒面ΑΖ0透明导电薄膜；
[0011]C.采用水热法或脉冲激光沉积法，在微米级“弹坑”状绒面ΑΖ0透明导电薄膜上直接生长AZO纳米柱，获得“弹坑-纳米柱”双结构绒面AZ0透明导电薄膜，获得的透明导电薄膜绒度大于等于20%，对波长为400-800nm的光的透过率大于等于80%，电阻率小于等于 1 X 10 3 Ω.cm。
[0012]所述的步骤a中提及的薄膜沉积技术为磁控溅射技术。
[0013]所述的步骤b中提及的酸性或碱性腐蚀液为:HC1溶液、NH4C1溶液或NaOH溶液。
[0014]本发明与现有同类技术相比，其显著地有益效果体现在:
[0015](1)本发明利用一次沉积腐蚀ΑΖ0薄膜和直接生长ΑΖ0纳米柱，实现微米级“弹坑”状和纳米柱组合的双结构绒面ΑΖ0透明导电薄膜的制备。将此“弹坑-纳米柱”双结构绒面薄膜做为前电极应用于薄膜太阳能电池，可增加入射光在太阳能电池中的光程，进而提高太阳能电池的转换效率。
[0016](2)本发明的工艺中无论是一次沉积腐蚀的工艺参数，或者直接生长纳米柱的工艺参数均可在较大的范围内进行调节，从而获得不同形貌的双结构绒面，实现不同的陷光效果。
[0017](3)本发明制备方法简单、易操作，不需经过反复的溅射和腐蚀便能得到双结构绒面，降低了制备成本。
【附图说明】
[0018]图1为一种双结构绒面ΑΖ0透明导电薄膜的结构示意图；
[0019]图2为一种双结构绒面ΑΖ0透明导电薄膜制备方法的工艺流程图。
[0020]图中:1为衬底层，2为ΑΖ0透明导电薄膜，3为“弹坑”状的陷光绒面层，4为纳米柱陷光绒面层。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图用实施例对本发明做进一步详细说明。
[0022]实施例1
[0023]如图1所示，一种双结构绒面ΑΖ0透明导电薄膜，该透明导电薄膜结构依次由衬底层1、“弹坑”状的陷光绒面层3和纳米柱陷光绒面层4构成，所述的衬底层1为玻璃；所述的“弹坑”状陷光绒面层3为微米级“弹坑”状的绒面ΑΖ0透明导电薄膜；所述的纳米柱陷光绒面层4为ΑΖ0纳米柱。
[0024]如图2所示，一种双结构绒面ΑΖ0透明导电薄膜的制备方法，该方法的步骤如下:
[0025]a.采用磁控溅射法在玻璃衬底层1表面上沉积制备ΑΖ0透明导电薄膜2，制备过程:采用Ζη0:Α1203陶瓷靶材，其中A1 203质量分数为2wt%，本底真空为3X10 4Pa，衬底温度为270°C，氩气流量为50sCCm，溅射气压为0.8Pa，溅射功率为300W，沉积薄膜厚度为lOOOnm ；
[0026]b.将制备好的ΑΖ0透明导电薄膜2进行湿法腐蚀，采用稀HC1为腐蚀液，HC1的重量百分比浓度为0.5%，腐蚀时间为45s，得到“弹坑”状的绒面ΑΖ0透明导电薄膜3 ;
[0027]c.在已制备的“弹坑”状绒面ΑΖ0透明导电薄膜3上采用水热合成法直接生长纳米柱陷光绒面层4，生长过程:配置Zn2+浓度为0.03mol/L的Zn (NO 3) 2.6H20水溶液和等摩尔浓度的六次甲基四胺(HMT)水溶液，将上述两种溶液混合搅拌0.5h，然后在混合溶液中掺杂摩尔分数为2%的A1 (N03) 3.9H20，充分搅拌，将配置好的溶液倒入反应釜中，竖直放入已制备的表面镀有“弹坑”状绒面AZO透明导电薄膜的衬底，水热反应温度和时间分别为90°C和6h，反应结束后，取出样品，用去离子水反复冲洗，60°C干燥24h，得到“弹坑-纳米柱”双结构绒面AZO透明导电薄膜。
[0028]实施例2
[0029]如图1所示，一种双结构绒面ΑΖ0透明导电薄膜，该透明导电薄膜结构同实施例1。
[0030]如图2所示，一种双结构绒面ΑΖ0透明导电薄膜的制备方法，该方法的步骤如下:
[0031]a.采用磁控溅射法在玻璃衬底表面层1上沉积制备ΑΖ0透明导电薄膜2，制