專利名稱：一種新型azo鍍膜玻璃及其制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鍍膜玻璃及其制備工藝，特別涉及一種一種新型AZO鍍膜玻璃及其制備工藝。
背景技術(shù)：
TCO (Transparentconductingoxide)玻璃，即透明導(dǎo)電氧化物鍍膜玻璃，是在平板玻璃表面通過物理或者化學(xué)鍍膜的方法均勻鍍上一層透明的導(dǎo)電氧化物薄膜，主要包括In、Sn、Zn和Cd的氧化物及其復(fù)合多元氧化物薄膜材料。TCO玻璃首先被應(yīng)用于平板顯示器中，現(xiàn)在ITO類型的導(dǎo)電玻璃仍是平板顯示器行業(yè)的主流玻璃電極產(chǎn)品。近幾年，晶體硅價(jià)格的上漲極大地推動(dòng)了薄膜太陽能電池的發(fā)展，目前薄膜太陽能電池占世界光伏市場(chǎng)份額已超過10%，光伏用TCO玻璃作為電池前電極的必要構(gòu)件，市場(chǎng)需求迅速增長，成為了一個(gè)炙手可熱的高科技鍍膜玻璃產(chǎn)品。在太陽能電池中，晶體硅片類電池的電極是焊接在硅片表面的導(dǎo)線，前蓋板玻璃僅需達(dá)到高透光率就可以了。薄膜太陽能電池是在玻璃表面的導(dǎo)電薄膜上鍍制p-1-n半導(dǎo)體膜，再鍍制背電極。TCO玻璃鍍膜工藝太陽能TCO鍍膜玻璃當(dāng)前以FTO玻璃為主，AZO玻璃是未來的發(fā)展方向TCO薄膜主要包括In、Sn、Zn以及Cd的氧化物及其復(fù)合多元氧化物等。透明導(dǎo)電氧化物的鍍膜原料和工藝很多，通過科學(xué)研究進(jìn)行不斷的篩選，透明導(dǎo)電的鍍膜原料和工藝很多，通過科學(xué)研究進(jìn)行不斷的篩選，目前主要有IT0、FT0、AZ0三種TCO玻璃與光伏電池的性能要求相匹配。ITO鍍膜玻璃是一種非常成熟的產(chǎn)品，具有透過率高，膜層牢固，導(dǎo)電性好等特點(diǎn)，初期曾應(yīng)用于光伏電池的前電極。但隨著光吸收性能要求的提高，TCO玻璃必須具備提高光散射的能力，而ITO鍍膜很難做到這一點(diǎn)，并且激光刻蝕性能也較差。銦為稀有元素，在自然界中貯存量少，價(jià)格較高。ITO應(yīng)用于太陽能電池時(shí)在等離子體中不夠穩(wěn)定，因此目前ITO鍍膜已非光伏電池主流的電極玻璃。ITO的導(dǎo)電性能在目前是最好的，最低電阻率達(dá)10-5 Qcm量級(jí)，但是ITO玻璃因In離子在薄膜太陽能電池制作的PEV⑶工藝中會(huì)被H離子還原，導(dǎo)致光透過率衰減80%，電性大幅下降，同時(shí)In是稀有金屬，價(jià)格昂貴，所以不太適用于薄膜太陽能電池前電極；FTO是帶有霧度的產(chǎn)品，激光刻蝕容易，光學(xué)性能適宜等優(yōu)點(diǎn)，利用這一技術(shù)生產(chǎn)的TCO玻璃已經(jīng)成為薄膜光伏電池的主流產(chǎn)品；ΑΖ0目前研究進(jìn)展迅速，電阻率和光透性都優(yōu)于FT0，且原料豐富，穩(wěn)定性好，是未來的發(fā)展方向，但目前在制絨方面存在問題，并且長期穩(wěn)定性問題，暴露在大氣中它會(huì)吸附氧和水汽，目前工業(yè)化應(yīng)用還不成熟。 鍍膜工藝主要采用APCVD或磁控濺射法目前，TCO鍍膜方法主要采用化學(xué)氣相沉積法(FT0玻璃)，和磁控濺射法(ΑΖ0玻璃)。 濺射沉積薄膜主要以惰性氣體放電而產(chǎn)生的正離子轟擊固體陰極，入射離子與祀材發(fā)生碰撞，從而把被派射物質(zhì)做成的祀材表面原子轟擊出來，被派射出來的原子帶有一定的動(dòng)能，會(huì)沿一定的方向射向襯底，在襯底上沉積出薄膜。磁控濺射法鍍的膜均勻性較好，但是就我們國家來說，高質(zhì)量靶材的制備工藝還不成熟，需要從國外進(jìn)口，生產(chǎn)成本就相應(yīng)較高。另外，由于磁控濺射法必須在一定的真空條件下進(jìn)行，因而在一定程度上限制了透明導(dǎo)電玻璃的有效制備面積。 化學(xué)氣相沉積法是利用氣態(tài)(蒸氣)先驅(qū)物，在高溫襯底表面或附近，進(jìn)行原子或分子間的化學(xué)反應(yīng)，形成一層固態(tài)沉積物的過程。這種方法生產(chǎn)的產(chǎn)品成本相對(duì)較低，激光刻蝕容易，光學(xué)性能適宜等優(yōu)點(diǎn)。中國專利CN200910266184公開了一種利用多弧離子鍍技術(shù)制備AZO (摻鋁氧化鋅)薄膜的方法。利用AZO材料作為靶材、采用消滴的多弧離子鍍技術(shù)，在玻璃、塑料或其它基底上沉積得到光學(xué)、電學(xué)、結(jié)合力等優(yōu)異的AZO薄膜。本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、性能優(yōu)異的AZO薄膜制備方法。中國專利CN200810195062公開一種多晶娃-碳化娃疊層薄膜太陽能電池,屬太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域。該太陽能電池由玻璃襯底或者不銹鋼襯底，在該襯底上通過磁控濺射沉積的透明導(dǎo)電氧化物層以及通過熱絲化學(xué)氣相沉積方法制備的二個(gè)疊接的薄膜子太陽能電池構(gòu)成，其中一個(gè)子電池由P型碳化硅層/n型碳化硅層構(gòu)成，另一個(gè)子電池由P型多晶硅層/n型多晶硅層構(gòu)成。該發(fā)明的特點(diǎn)是由兩種不同禁帶寬度的硅基材料疊接組成，提高了對(duì)太陽光譜的利用率和光電轉(zhuǎn)換效率。采用廉價(jià)襯底和低成本薄膜生長源材料，降低了太陽能電池的成本，使之具有與晶體硅太陽能電池的競(jìng)爭優(yōu)勢(shì)。對(duì)于半導(dǎo)體薄膜，膜厚、導(dǎo)電性和透光率存在矛盾關(guān)系，尤其是在近紅外光區(qū)。如果鍍膜靶材的摻雜重，在較薄的膜厚下可以實(shí)現(xiàn)低的方塊電阻，但同時(shí)高的電子濃度會(huì)吸收長波長光，導(dǎo)致近紅外光區(qū)透光率比較低。如果摻雜低，就需要很厚的膜層下才能實(shí)現(xiàn)較低的方塊電阻，同時(shí)厚膜層會(huì)導(dǎo)致膜層的透光率整體下降明顯。這兩種摻雜的膜層都不利于實(shí)現(xiàn)具有良好性能的AZO鍍膜玻璃，因此，通常的濺射鍍膜都需要選擇中等摻雜的AZO靶材，濺射鍍膜玻璃顯示出了介于高摻雜和低摻雜之間的性能。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種新型AZO鍍膜玻璃及其制備工藝，非常適于實(shí)用。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明提供一種新型AZO鍍膜玻璃，以玻璃為基底，玻璃單面依次鍍覆有氧化硅底層，功能層和表面層，其特征在于:所述功能層為2%摻雜的AZO膜層；所述的表面層為1%慘雜的AZO I旲層。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn):
所述的AZO膜層摻雜的物質(zhì)為A1203。所述的玻璃膜層總厚度為800nm。所述的2%摻雜AZO膜層與1%摻雜AZO膜層的膜厚比例在1:7到1:3之間。更優(yōu)的所述的2%摻雜AZO膜層與1%摻雜AZO膜層的膜厚比例在3:13。本發(fā)明還涉及制備新型AZO鍍膜玻璃的方法，其特征在于:該方法包括下列步驟:
1)真空濺射鍍膜:以玻璃為基底，用真空濺射的方法在玻璃單面依次沉積三種膜層:氧化硅底層，2%摻雜的AZO膜層和1%摻雜的AZO膜層；
2)濕法化學(xué)刻蝕:對(duì)所沉積的膜層進(jìn)行后期濕法化學(xué)刻蝕處理。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn):
所述的步驟(I)真空濺射鍍膜過程中，加熱器溫度在200-400°C范圍內(nèi)，2%摻雜AZO膜層與1%摻雜AZO膜層的膜厚比例在1:7到1:3之間。所述的步驟(I)真空濺射鍍膜過程中，更佳的條件為加熱器溫度在300-350°C范圍，2%摻雜AZO膜層與1%摻雜AZO膜層的膜厚比例在3:13。所述的步驟(2)濕法化學(xué)刻蝕處理所使用的稀釋的刻蝕溶液為稀釋的無機(jī)酸和堿，其中酸為鹽酸、硫酸、氫氟酸、草酸或硼酸，堿為氧化鉀或氫氧化鈉；稀釋的程度為
O"10%O上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說明如下。


參考所附附圖，以更加充分的描述本發(fā)明的實(shí)施例。然而，所附附圖僅用于說明和闡述，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明范圍的限制。圖1繪示本發(fā)明涉及的一種新型AZO鍍膜玻璃的構(gòu)成示意圖。圖2繪示本發(fā)明涉及的AZO鍍膜玻璃的透光率和霧度光譜圖。附圖標(biāo)記:1.玻璃基底，2.氧化硅膜層，3.2%摻雜的AZO膜層，4.1%摻雜的AZO膜層。
具體實(shí)施例方式為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提出的一種制作多晶硅側(cè)墻的方法，詳細(xì)說明如下。本發(fā)明的不同實(shí)施例將詳述如下，以實(shí)施本發(fā)明的不同的技術(shù)特征，可理解的是，以下所述的特定實(shí)施例的單元和配置用以簡化本發(fā)明，其僅為范例而不限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明提供一種新型AZO鍍膜玻璃，以玻璃為基底，玻璃單面依次鍍覆有氧化硅底層，功能層和表面層，其特征在于:所述功能層為2%摻雜的AZO膜層；所述的表面層為1%摻雜的AZO膜層。通過控制基底的2%摻雜AZO和表面的1%摻雜的AZO膜層厚度，實(shí)現(xiàn)濕法刻蝕后基底的重?fù)诫s膜層保持了良好的導(dǎo)電性，同時(shí)刻蝕后較薄的膜層顯示出了高的透光率，這種性能使雙層AZO薄膜具有薄的鍍膜厚度、良好的導(dǎo)電性和高的透光率。本發(fā)明還涉及AZO鍍膜玻璃的一種制備工藝，包括前端真空濺射鍍膜和后端濕法化學(xué)刻蝕兩個(gè)工藝流程。真空濺射過程中依次沉積了 3種膜層:氧化硅、2%摻雜的AZO和1%摻雜的ΑΖ0，膜系結(jié)構(gòu)如圖1。為了控制AZO膜層的方塊電阻和透光率，本發(fā)明利用控制加熱器溫度和雙層AZO膜層厚度的比例來實(shí)現(xiàn)高透光率和低方塊電阻。其中，加熱器溫度在200-400°C范圍內(nèi)，2%摻雜AZO與1%摻雜AZO的膜厚比例在1:7到1:3之間。更精確地結(jié)果是加熱器溫度在300-350°C范圍，2%摻雜AZO與1%摻雜AZO的膜厚比例在3:13，總厚度為800nm的AZO鍍膜玻璃方塊電阻達(dá)到8歐姆，380_1100nm范圍內(nèi)的平均透光率超過80%。為了應(yīng)用于薄膜電池，本發(fā)明進(jìn)一步控制了后端濕法化學(xué)刻蝕工序，在低溫和低濃度鹽酸溶液中進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)刻蝕，當(dāng)霧度控制在22%時(shí)，方塊電阻為14歐姆，380-1100nm范圍內(nèi)的平均透光率超過82%，760-1 IOOnm近紅外光區(qū)的透光率超過81%，透光率和霧度光譜如圖2。本發(fā)明提出了的一種新膜層結(jié)構(gòu)，通過搭配兩種摻雜(2%和1%)的靶材，以一定厚度的2%摻雜膜層作為基底，以1%摻雜的膜層作為表面層，這種膜層經(jīng)過刻蝕后顯示出了良好的導(dǎo)電性(〈14歐姆)和透光率(380-1100nm，>82%)，尤其是在近可見光區(qū)透光率保持了大于80%。這種結(jié)構(gòu)能夠兼容兩種摻雜鍍膜玻璃的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)在薄的膜厚下具有高的透光率和低的方塊電阻，并且保持了 20%以上的霧度。本發(fā)明所生產(chǎn)的AZO玻璃顯示出了一定的霧度， 22%，這種光散射效果能夠滿足商用非晶硅薄膜電池的需求，其表面形貌呈現(xiàn)出密集的彈坑狀，具有光陷阱能力。本發(fā)明所采用的生產(chǎn)工藝能夠在降低膜層厚度的條件下，實(shí)現(xiàn)低的方塊電阻和透光率，這能夠有效降低生產(chǎn)成本，適合于批量化生產(chǎn)，非常適于實(shí)用。通過說明和附圖，給出了具體實(shí)施方式
的特定結(jié)構(gòu)的典型實(shí)施例。盡管上述發(fā)明提出了現(xiàn)有的較佳實(shí)施例，然而，這些內(nèi)容并不作為局限。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，閱讀上述說明后，各種變化和修正無疑將顯而易見。因此，所附的權(quán)利要求書應(yīng)看作是涵蓋本發(fā)明的真實(shí)意圖和范圍的全部變化和修正。在權(quán)利要求書范圍內(nèi)任何和所有等價(jià)的范圍與內(nèi)容，都應(yīng)認(rèn)為仍屬本發(fā)明的意圖和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種新型AZO鍍膜玻璃，以玻璃為基底，玻璃單面依次鍍覆有氧化硅底層，功能層和表面層，其特征在于:所述功能層為2%摻雜的AZO膜層；所述的表面層為1%摻雜的AZO膜層。
2.如權(quán)利要求1所述的一種新型AZO鍍膜玻璃，其特征在于:所述的AZO膜層摻雜的物質(zhì)為A1203。
3.如權(quán)利要求1所述的一種新型AZO鍍膜玻璃，其特征在于:所述的玻璃膜層總厚度為 800nm。
4.如權(quán)利要求1所述的一種新型AZO鍍膜玻璃，其特征在于:所述的2%摻雜AZO膜層與1%摻雜AZO膜層的膜厚比例在1:7到1:3之間。
5.如權(quán)利要求1所述的一種新型AZO鍍膜玻璃，其特征在于:更優(yōu)的所述的2%摻雜AZO膜層與1%摻雜AZO膜層的膜厚比例在3:13。
6.一種制備如權(quán)利要求1所述的一種新型AZO鍍膜玻璃的方法，其特征在于:該方法包括下列步驟: 1)真空濺射鍍膜:以玻璃為基底，用真空濺射的方法在玻璃單面依次沉積三種膜層:氧化硅底層，2%摻雜的AZO膜層和1%摻雜的AZO膜層； 2)濕法化學(xué)刻蝕:對(duì)所沉積的膜層進(jìn)行后期濕法化學(xué)刻蝕處理。
7.如權(quán)利要求6所述的一種制備AZO鍍膜玻璃的方法，其特征在于:所述的步驟(I)真空濺射鍍膜過程中，加熱器溫度 在200-400°C范圍內(nèi)，2%摻雜AZO膜層與1%摻雜AZO膜層的膜厚比例在1:7到1:3之間。
8.如權(quán)利要求6所述的一種制備AZO鍍膜玻璃的方法，其特征在于:所述的步驟(I)真空濺射鍍膜過程中，更佳的條件為加熱器溫度在300-350°C范圍，2%摻雜AZO膜層與1%摻雜AZO膜層的膜厚比例在3:13。
9.如權(quán)利要求6所述的一種制備AZO鍍膜玻璃的方法，其特征在于:所述的步驟(2)濕法化學(xué)刻蝕處理所使用的稀釋的刻蝕溶液為稀釋的無機(jī)酸和堿，其中酸為鹽酸、硫酸、氫氟酸、草酸或硼酸，堿為氧化鉀或氫氧化鈉；稀釋的程度為(Γιο%。
全文摘要
本發(fā)明提供一種新型AZO鍍膜玻璃，以玻璃為基底，玻璃單面依次鍍覆有氧化硅底層，功能層和表面層，其特征在于所述功能層為2%摻雜的AZO膜層；所述的表面層為1%摻雜的AZO膜層。本發(fā)明還涉及AZO鍍膜玻璃的一種制備工藝，包括前端真空濺射鍍膜和后端濕法化學(xué)刻蝕兩個(gè)工藝流程。本發(fā)明涉及的AZO鍍膜玻璃，實(shí)現(xiàn)濕法刻蝕后基底的重?fù)诫s膜層保持了良好的導(dǎo)電性，同時(shí)刻蝕后較薄的膜層顯示出了高的透光率，這種性能使雙層AZO薄膜具有薄的鍍膜厚度、良好的導(dǎo)電性和高的透光率。本發(fā)明所采用的生產(chǎn)工藝能夠在降低膜層厚度的條件下，實(shí)現(xiàn)低的方塊電阻和透光率，這能夠有效降低生產(chǎn)成本，適合于批量化生產(chǎn)，非常適于實(shí)用。
文檔編號(hào)C03C17/34GK103203912SQ201210008570
公開日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2012年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月12日
發(fā)明者何光俊, 姚志濤 申請(qǐng)人:上海北玻玻璃技術(shù)工業(yè)有限公司, 洛陽北方玻璃技術(shù)股份有限公司