一種雙結構絨面azo透明導電薄膜及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及透明導電氧化物薄膜及其制備方法，特別是一種雙結構絨面ΑΖ0透明導電薄膜及其制備方法。
【背景技術】
[0002]A1摻雜Ζη0(Ζη0:Α1，簡稱ΑΖ0)透明導電薄膜具有高透過率低電阻率的優良光電性能，并且源材料豐富且廉價，在氫等離子體中具有較高的穩定性，這使得其做為透明前電極在硅基薄膜太陽能電池中獲得了廣泛的研究和應用。此外，為了增加前電極的陷光效應，要求ΑΖ0薄膜表面具有凹凸不平的絨面結構，通過對入射光的散射，以增加太陽能電池吸收層對光的吸收，進而提高太陽能電池的轉換效率。
[0003]目前，絨面ΑΖ0透明導電薄膜主要利用磁控濺射法在玻璃表面制備出表面平整的ΑΖ0透明導電薄膜，而后采用濕法腐蝕獲得單結構絨面ΑΖ0薄膜。采用此種制備方法所得到的絨面結構形貌一般為凹陷結構，即“彈坑”狀絨面結構。在獲得絨面結構的濕法腐蝕過程中，普遍采用0.5%的稀HC1做為腐蝕液。除此之外，還可以采用HN03、H3P04、HF、NH4C1等溶液做為腐蝕液來獲得ΑΖ0透明導電薄膜的絨面結構。
[0004]單結構絨面ΑΖ0薄膜對光的散射能力較低，為了進一步改善透明前電極的陷光能力，ΑΖ0薄膜雙結構絨面是比較理想的選擇，有助于提高太陽能電池的轉換效率。目前主要采用濺射-腐蝕-濺射-腐蝕方法，獲得表面形貌為大“彈坑”狀絨面上覆蓋小“彈坑”狀絨面的雙結構絨面ΑΖ0薄膜。與單結構絨面相比，此雙結構絨面使得薄膜的陷光能力大大提高。然而，這種獲得雙結構絨面ΑΖ0透明導電薄膜的濺射-腐蝕-濺射-腐蝕的制備過程中，磁控濺射制備和腐蝕過程反復采用，這無疑會增加制備成本，并且使制備過程復雜化。
【發明內容】
[0005]本發明提供了一種雙結構絨面ΑΖ0透明導電薄膜及其制備方法，能夠實現良好的陷光效果，進而提高太陽能電池的轉換效率。
[0006]—種雙結構絨面ΑΖ0透明導電薄膜，該透明導電薄膜結構依次包括:襯底層、“彈坑”狀的陷光絨面層和納米柱陷光絨面層。
[0007]所述的襯底層為玻璃或聚酰亞胺；所述的“彈坑”狀陷光絨面層為微米級“彈坑”狀的絨面ΑΖ0薄膜；所述的納米柱陷光絨面層為ΑΖ0納米柱。
[0008]—種雙結構絨面ΑΖ0透明導電薄膜的制備方法，該方法包括以下步驟:
[0009]a.采用玻璃或聚酰亞胺作為襯底層，首先清洗襯底，應用薄膜沉積技術在襯底表面制備ΑΖ0透明導電薄膜，薄膜厚度為500-1500nm ;
[0010]b.采用酸性或堿性腐蝕液對ΑΖ0透明導電薄膜進行腐蝕，腐蝕液重量百分比濃度為0.2-20%，腐蝕溫度為10°C -80°C，腐蝕時間為5s-50min，獲得具有微米級“彈坑”狀的絨面ΑΖ0透明導電薄膜；
[0011]C.采用水熱法或脈沖激光沉積法，在微米級“彈坑”狀絨面ΑΖ0透明導電薄膜上直接生長AZO納米柱，獲得“彈坑-納米柱”雙結構絨面AZ0透明導電薄膜，獲得的透明導電薄膜絨度大于等于20%，對波長為400-800nm的光的透過率大于等于80%，電阻率小于等于 1 X 10 3 Ω.cm。
[0012]所述的步驟a中提及的薄膜沉積技術為磁控濺射技術。
[0013]所述的步驟b中提及的酸性或堿性腐蝕液為:HC1溶液、NH4C1溶液或NaOH溶液。
[0014]本發明與現有同類技術相比，其顯著地有益效果體現在:
[0015](1)本發明利用一次沉積腐蝕ΑΖ0薄膜和直接生長ΑΖ0納米柱，實現微米級“彈坑”狀和納米柱組合的雙結構絨面ΑΖ0透明導電薄膜的制備。將此“彈坑-納米柱”雙結構絨面薄膜做為前電極應用于薄膜太陽能電池，可增加入射光在太陽能電池中的光程，進而提高太陽能電池的轉換效率。
[0016](2)本發明的工藝中無論是一次沉積腐蝕的工藝參數，或者直接生長納米柱的工藝參數均可在較大的范圍內進行調節，從而獲得不同形貌的雙結構絨面，實現不同的陷光效果。
[0017](3)本發明制備方法簡單、易操作，不需經過反復的濺射和腐蝕便能得到雙結構絨面，降低了制備成本。
【附圖說明】
[0018]圖1為一種雙結構絨面ΑΖ0透明導電薄膜的結構示意圖；
[0019]圖2為一種雙結構絨面ΑΖ0透明導電薄膜制備方法的工藝流程圖。
[0020]圖中:1為襯底層，2為ΑΖ0透明導電薄膜，3為“彈坑”狀的陷光絨面層，4為納米柱陷光絨面層。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖用實施例對本發明做進一步詳細說明。
[0022]實施例1
[0023]如圖1所示，一種雙結構絨面ΑΖ0透明導電薄膜，該透明導電薄膜結構依次由襯底層1、“彈坑”狀的陷光絨面層3和納米柱陷光絨面層4構成，所述的襯底層1為玻璃；所述的“彈坑”狀陷光絨面層3為微米級“彈坑”狀的絨面ΑΖ0透明導電薄膜；所述的納米柱陷光絨面層4為ΑΖ0納米柱。
[0024]如圖2所示，一種雙結構絨面ΑΖ0透明導電薄膜的制備方法，該方法的步驟如下:
[0025]a.采用磁控濺射法在玻璃襯底層1表面上沉積制備ΑΖ0透明導電薄膜2，制備過程:采用Ζη0:Α1203陶瓷靶材，其中A1 203質量分數為2wt%，本底真空為3X10 4Pa，襯底溫度為270°C，氬氣流量為50sCCm，濺射氣壓為0.8Pa，濺射功率為300W，沉積薄膜厚度為lOOOnm ；
[0026]b.將制備好的ΑΖ0透明導電薄膜2進行濕法腐蝕，采用稀HC1為腐蝕液，HC1的重量百分比濃度為0.5%，腐蝕時間為45s，得到“彈坑”狀的絨面ΑΖ0透明導電薄膜3 ;
[0027]c.在已制備的“彈坑”狀絨面ΑΖ0透明導電薄膜3上采用水熱合成法直接生長納米柱陷光絨面層4，生長過程:配置Zn2+濃度為0.03mol/L的Zn (NO 3) 2.6H20水溶液和等摩爾濃度的六次甲基四胺(HMT)水溶液，將上述兩種溶液混合攪拌0.5h，然后在混合溶液中摻雜摩爾分數為2%的A1 (N03) 3.9H20，充分攪拌，將配置好的溶液倒入反應釜中，豎直放入已制備的表面鍍有“彈坑”狀絨面AZO透明導電薄膜的襯底，水熱反應溫度和時間分別為90°C和6h，反應結束后，取出樣品，用去離子水反復沖洗，60°C干燥24h，得到“彈坑-納米柱”雙結構絨面AZO透明導電薄膜。
[0028]實施例2
[0029]如圖1所示，一種雙結構絨面ΑΖ0透明導電薄膜，該透明導電薄膜結構同實施例1。
[0030]如圖2所示，一種雙結構絨面ΑΖ0透明導電薄膜的制備方法，該方法的步驟如下:
[0031]a.采用磁控濺射法在玻璃襯底表面層1上沉積制備ΑΖ0透明導電薄膜2，制