一種絨面鋁摻雜氧化鋅薄膜的制備方法與流程

本發明涉及太陽能電池薄膜技術領域，具體是一種絨面鋁摻雜氧化鋅薄膜的制備方法。

背景技術：

鋁摻雜氧化鋅(AZO)薄膜是一種具有優良光電性能的透明導電薄膜材料，且具有原料易得、價格較低、污染較小、熱化學穩定性較好等優點，從而成為理想的ITO薄膜替代材料。

AZO作為前電極在硅基太陽能電池、薄膜太陽能電池中有了廣泛的應用，太陽能電池的吸收層對入射光的吸收有限，因此在透明前電極上設計一層陷光絨面結構十分必要。絨面結構通過加強對入射光的折射和散射，增加入射太陽光在太陽能電池中的光程，提高薄膜對光的吸收率，從而提高太陽能電池的光電轉換效率。

目前，傳統的AZO薄膜絨面制備方法分為薄膜刻蝕和鍍膜前玻璃基板的預刻蝕等，即對制備好的薄膜進行刻蝕形成絨面或者先對玻璃基板進行刻蝕，形成基板的粗糙絨面結構后在絨面的玻璃基板上鍍膜形成絨面。刻蝕方法主要有濕法刻蝕與干法刻蝕，即采用一定濃度的酸溶液腐蝕或者激光等離子體刻蝕。這些傳統的絨面制備方法具有工序復雜、能源消耗較大、刻蝕過程難以控制、環境污染較大等缺點。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種絨面鋁摻雜氧化鋅薄膜的制備方法，該方法工藝簡單、過程容易控制、成本低。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種絨面鋁摻雜氧化鋅薄膜的制備方法，包括以下步驟：

S1、取玻璃基底，對玻璃基底表面進行羥基化處理；

S2、以固含量0.01～0.10%的聚苯乙烯小球微乳液在羥基化的玻璃基底表面制備聚苯乙烯模板層；

S3、采用直流磁控濺射工藝，在聚苯乙烯模板層上制備厚度為500～900nm的AZO薄膜；

S4、通過熱處理去除聚苯乙烯模板層，使AZO薄膜分為鏤空的上AZO薄膜層與下AZO薄膜層；

S5、在上AZO薄膜層表面制備膠粘劑層，將上AZO薄膜層轉移到另一基板表面，最終得到絨面鋁摻雜氧化鋅薄膜。

進一步的，所述步驟S1中的羥基化處理為將玻璃基底置于體積比7:3的濃硫酸與雙氧水的混合溶液中，在50～70℃的環境下浸泡1～3h，之后以去離子水與無水乙醇反復清洗即得到羥基化的玻璃基底。

進一步的，所述步驟S2聚苯乙烯模板層可采用旋涂、刮涂或垂直浸漬自組裝法工藝制備。

進一步的，所述步驟S3直流磁控濺射工藝以Al與Zn的混合氧化物陶瓷靶為濺射靶材，靶間距5～10cm，氬氣流量20～50sccm，濺射功率150～400W，工作壓強0.1～1.0Pa。

進一步的，所述步驟S4熱處理的溫度為400～600℃，熱處理時間1.5～4.0h。

本發明的有益效果是，舍棄傳統的絨面制備方法，通過液相法制備聚苯乙烯模板層，通過磁控濺射制備AZO薄膜，去除聚苯乙烯模板層后，上AZO薄膜層的內側面自然形成絨面，將其與下AZO薄膜層3b分離后，上AZO薄膜層內側面翻轉變為外側面，即得到絨面鋁摻雜氧化鋅薄膜AZO薄膜，避免了傳統刻蝕過程難以控制、環境污染較大的缺點，工藝簡單、成本低。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明：

圖1是本發明步驟S2的示意圖；

圖2是本發明步驟S3的示意圖；

圖3是本發明步驟S4的示意圖；

圖4是本發明步驟S5的示意圖。

具體實施方式

本發明提供一種絨面鋁摻雜氧化鋅薄膜的制備方法，包括以下步驟：

S1、取玻璃基底，將玻璃基底置于體積比7:3的濃硫酸與雙氧水的混合溶液中，在50～70℃的環境下浸泡1～3h，之后以去離子水與無水乙醇反復清洗潔凈，實現對玻璃基底表面的羥基化處理；

S2、如圖1所示，以固含量0.01～0.10%的聚苯乙烯小球微乳液在羥基化的玻璃基底1表面制備聚苯乙烯模板層2；聚苯乙烯模板層2可采用旋涂、刮涂或垂直浸漬自組裝法工藝制備；

S3、結合圖2所示，采用直流磁控濺射工藝，在聚苯乙烯模板層2上制備厚度為500～900nm的AZO薄膜3；直流磁控濺射工藝以Al與Zn的混合氧化物陶瓷靶為濺射靶材，氧化鋅與氧化鋁的質量比為98：2，可由市場直接購買，靶間距5～10cm，氬氣流量20～50sccm，濺射功率150～400W，工作壓強0.1～1.0Pa；

S4、結合圖3所示，通過熱處理去除聚苯乙烯模板層，使AZO薄膜分為鏤空的上AZO薄膜層3a與下AZO薄膜層3b；熱處理溫度為400～600℃，熱處理時間1.5～4.0h；

S5、結合圖4所示，在上AZO薄膜層3a表面制備膠粘劑層4，用另一基板5覆蓋在膠粘劑層4上，再拿起基板5，使上AZO薄膜層3a與下AZO薄膜層3b相分離，將上AZO薄膜層3a轉移到基板5的表面，最終得到絨面鋁摻雜氧化鋅薄膜，膠粘劑層4可采用聚氨酯膠粘劑，基板5可使用玻璃基板或PET基板。

由于去除聚苯乙烯模板層后，上AZO薄膜層3a的內側面自然形成絨面，將其與下AZO薄膜層3b分離后，再將上AZO薄膜層3a的內側面翻轉成外側面，即得到絨面鋁摻雜氧化鋅薄膜。

以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式上的限制；任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本發明技術方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術內容對本發明技術方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同替換、等效變化及修飾，均仍屬于本發明技術方案保護的范圍內。