本发明专利技术涉及TCO膜，特指一种提高TCO膜光透射率的激光辅助表面处理方法，结合激光表面微处理方法对透明导电氧化物薄膜（TCO膜）表面进行辅助处理，以提高其光透射率，可适用于SnO2、In2O3、ZnO及其掺杂体系（如FTO、ITO、AZO）的TCO膜材料。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及TCO膜，特指一种提高TCO膜光透射率的激光辅助表面处理方法，结合激光表面微处理方法对透明导电氧化物薄膜(TC0膜)表面进行辅助处理，以提高其光透射率，可适用于Sn02、In203、Zn0及其掺杂体系(如FTO、ITO, AZ0)的TCO膜材料。
技术介绍
CdO是1907年被最早发现的TCO膜，1940年才作为透明热窗口材料被最先用于飞行器的挡风玻璃上，但由于Cd具有毒性，因此CdO的研究和应用一直受到限制；Sn02基和 In2O3基薄膜出现于1950年前后，ZnO基薄膜兴起于20世纪80年代，目前均已成为TCO膜长期研究的热点；由于TCO膜具有禁带宽、可见光谱区光透射率高和电阻率低等共同光电特性，现已广泛地应用于太阳能电池、平面显示、特殊功能窗口涂层及其他光电器件领域。在太阳能电池应用方面，对TCO膜的性能要求之一就体现在能使太阳辐射直接透射到作用区域而仅有少量或没有衰减，从而提高太阳能电池对太阳光谱中光子能量较高部分波段的敏感性，即要求其具有较高的光透射率；事实上，TCO膜的光学性能很大程度地依赖于薄膜的微观结构(当然也依赖于各种成分含量、杂质的种类和浓度等);TC0膜的制备方法很多，几乎所有制备薄膜的方法都可用来制备TCO膜，如物理气相沉积(包括真空蒸发、 磁控溅射、喷涂法、脉冲激光沉积)、化学气相沉积、原子层外延、反应离子注入、喷涂热分解以及溶胶-凝胶法等，其中以磁控溅射法最为成熟，为进一步改善薄膜的光电性质，各种高新技术不断被引入，制备及处理工艺日趋多样化。对于米用以上方法制备好的TCO膜来说,其表面一般已具有一定的绒面结构,但在光学性能方面的表现并不是最佳的，因此有必要引入后续处理技术来进一步提高TCO 膜的光学性能；通常采用湿化学刻蚀法对TCO膜表面进行后续织构化处理，如德国尤利希研究中心Joachim Muller等通过磁控溅射在Si基体上镀AZO膜后利用湿化学刻蚀法 (以0. 5%的HCl为刻蚀液)在AZO膜表面上获得了粗糙的织构化形貌，测试表明其表面在很宽波长范围内具有最优光吸收性能(参见文献Joachim Muller, Bernd Rech, Jiri Springer, Milan Vanecek. Solar Energy 77 (2004) 917 930);湿化学刻蚀法虽然操作简单，但可重复性较差，刻蚀液也会造成环境污染，而且应用范围受限制(对于SnO2等化学性质稳定、不易与酸和碱反应的TCO膜不适用)。为此，我们提出采用先进的激光表面微处理技术作为后续处理方法，对TCO膜表面微结构进行优化处理，以直接获得具有更高光透射率的实用TCO膜。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种提高TCO膜光透射率的方法，它是采用激光表面微处理技术，通过点扫描法、线扫描法、面扫描法在TCO膜表面进一步构建点状阵列结构、脊状阵列结构或非规则诱导结构，以实现TCO膜光透射率的提高。本专利技术提出的激光辅助表面微处理方法按照如下的技术方案来实现一种提高TCO膜光透射率的激光辅助表面处理方法，包括TCO膜样品清洗的步骤、TCO 膜样品的定位的步骤、采用飞秒激光器或纳秒激光器激光表面微处理的步骤、样品表面清理的步骤，其特征在于所述采用飞秒激光器或纳秒激光器激光表面微处理的步骤为飞秒激光器或纳秒激光器输出的激光束经过滤波片后由半透半反镜分为两束，一束由能量探头接收，实时测量出激光能量；另一束经过衰减镜、光闸、全反镜、扩束镜、双振镜后由场镜聚焦并作用于已定位好的TCO膜样品表面,米用激光点扫描、线扫描和面扫描对TCO膜样品表面进行处理；对于飞秒激光，激光能量1(T100 U J、激光脉冲作用点直径5(T150 um, 扫描速度广200 mm/s ;对于纳秒激光，激光能量l(Tl00 u J、激光脉冲作用点直径3(Tl00 U m、扫描速度I 200 mm/s o所述的一种提高TCO膜光透射率的激光辅助表面处理方法，其特征在于所述TCO 膜样品的定位的步骤为对于以透明材料为基体的TCO膜样品，使样品位于激光焦后位置； 对于以不透明材料为基体的TCO膜样品，使样品位于激光焦前位置；样品与激光焦点之间的距离为0. lmnT2mm,通过移动样品台调节。所述的一种提高TCO膜光透射率的激光辅助表面处理方法，其特征在于所述的 TCO膜样品的准备和清洗的步骤为将TCO膜样品依次放在去离子水、无水乙醇、丙酮、去离子水中超声清洗，超声清洗后用去离子水冲洗样品表面以去除表面杂质和残留清洗液，再将样品置于氮气流下吹干，防止样品表面遗留液溃。所述的一种提高TCO膜光透射率的激光辅助表面处理方法，其特征在于所述超声清洗的时间均为10分钟，温度25 °C，功率40 W。所述的一种提高TCO膜光透射率的激光辅助表面处理方法，其特征在于所述的飞秒激光器能提供波长800 nm、平均功率2. 5 W、重复频率I KHz、脉冲宽度130 fs的飞秒激光输出，其能量通过控制器能在(T2. 5 mj范围内连续精确调节；所述的纳秒激光器能提供波长532 nm、平均功率0.9 W、重复频率I KHz、脉冲宽度广2 ns的纳秒激光输出的纳秒激光器，其能量通过控制器能在(TO. 9 mj范围内连续精确调节。所述的一种提高TCO膜光透射率的激光辅助表面处理方法，其特征在于激光表面微处理时的线扫描法为相邻两线之间的间距7应保证相邻两线无交叠，即I大于激光脉冲作用点的直径d并且小于200 u m,激光扫描速度r应保证相邻两脉冲点相互交叠，即 KrA其中r为激光脉冲的重复频率，r=l KHz ;根据确定好的7和r利用计算机编制线扫描程序；最后调节好激光能量，启动线扫描程序，即在TCO膜表面获得沟宽为6周期为I 的脊状阵列结构。所述的一种提高TCO膜光透射率的激光辅助表面处理方法，其特征在于激光表面微处理时的面扫描法是以线扫描法为基础实现的，相邻两线之间间距7的设定应保证相邻两线相互交叠，即7大于0并小于激光脉冲作用点的直径激光扫描速度K应保证相邻两脉冲点相互交叠，即Krt/,其中r为激光脉冲的重复频率，r=l KHz，采用面扫描法可获得非规则诱导结构。所述的一种提高TCO膜光透射率的激光辅助表面处理方法，其特征在于激光表面微处理时的点扫描法包括两种操作方法；第一种方法是以线扫描法为基础直接实现的， 称为直接点扫描法，即先利用计算机编制线扫描程序，相邻两线之间间距7的设定应保证相邻两线无交叠，即I大于激光脉冲作用点的直径J并且不大于200 u m，激光扫描速度r的设定应保证相邻两脉冲点无交叠，即K〉r J并且不大于200 mm/s，；随后调节好激光能量， 启动线扫描程序，即能在TCO膜表面获得点直径为4横向点间距为vl Y、纵向点间距为I 的点阵列结构；第二种方法是以面扫描法为基础间接实现的，称为间接点扫描法，即先选用一个圆孔铜网，将圆孔铜网贴在TCO膜表面上；再利用计算机编制面扫描程序，相邻两线之间间距I的设定应保证相邻两线相互交叠，即7大于0并小于激光脉冲作用点的直径d, 激光扫描速度K的设定应保证相邻两脉冲点相互交叠，即Kr:其中r为激光脉冲的重复频率，r =1 KHz ;最后调节好激光能量，启动线扫描程序，即能在TCO膜表面获得点直径本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李保家，周明，张伟，唐万羿，马明，蔡兰，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：
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