一种高性能高雾度TCO玻璃制造方法技术

本发明专利技术涉及一种高性能高雾度TCO玻璃制造方法，其中TCO薄膜由两层构成，底层是ITO薄膜，上层是FTO薄膜，所述方法包括利用超声波喷雾成膜装置形成ITO薄膜和利用热喷涂成膜装置形成FTO薄膜的步骤，通过将两种方法的结合，能够确保TCO薄膜的低电阻高导电性，也能够保证TCO表面的高雾度特性，可提高TCO玻璃的光吸收，从而能够提高光电转换效率。

A High Performance and High Mist TCO Glass Manufacturing Method

The invention relates to a high performance and high fog TCO glass manufacturing method, wherein the TCO film is composed of two layers, the bottom layer is a ITO film, and the upper layer is a FTO film. The method comprises the following steps: forming an ITO film by using an ultrasonic spray film forming device and forming a FTO film by using the thermal spraying film forming device; and by combining the two methods, the low resistance and high conductivity of the TCO film can be ensured. Ensuring the high fog characteristics of TCO surface can improve the light absorption of TCO glass, thereby improving the photoelectric conversion efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种高性能高雾度TCO玻璃制造方法
本专利技术涉及一种玻璃制造方法，尤其涉及一种高性能高雾度TCO玻璃制造方法，属于玻璃镀膜领域。
技术介绍
随着半导体技术的飞速发展，半导体材料得到了前所未有的使用，特别是硅材料的应用更为广泛，在光伏电池中，由于晶体硅太阳能电池使用大量的硅片，对硅材料的需求较多并且成本高。非晶硅太阳能电池由于使用的硅材料少，而且是利用硅烷气体进行制造，属于环保型制造工艺，因而业界内一致看好。在非晶硅太阳能电池的制造中，其中有一种制造方法需要将硅薄膜集成到玻璃基板上，形成电池。这种电池需要在玻璃基板上形成前后电极，前电极是在玻璃基板上直接形成透明薄膜TCO（TransparentConductingOxide）。TCO薄膜有许多种，最开始使用在电视机显示器中的TCO薄膜是氧化铟锡ITO（tin-dopedindiumoxide）薄膜。ITO具有方块电阻低、导电性能强的特点，目前，ITO的电阻率已经达到了10-4Ω/cm的级别，是一个相当高的能级。但是，ITO中的铟属于稀土金属，资源有限、价格昂贵，另外，ITO中含有金属离子，在高温状态下，金属离子会发生迁移现象。如果太阳能电池中也使用ITO，金属离子一旦迁移到电池的P/N结上时，就会破坏掺杂，降低太阳能电池的光电转换效率。基于上述原因，在太阳能电池中，厂家开发了多种替代ITO薄膜的产品，其中具有代表性的是掺氟氧化锡（SnO2:F）即FTO。目前，生产FTO的厂家大都采用的是常温气相沉积技术（APCVD）技术，这种生产技术比较复杂，有许多制造参数是需要经过反复多次试验得到的，生产成本相对较高，而且这种生产技术被发达国家的厂家所垄断，生产的产品无法出口，一旦在国外某些太阳能电池组件销售量大的国家销售，就会受到专利诉讼，处于被动局面。因此亟需能够制造高性能TCO薄膜的技术，对于太阳能电池厂家而言，除了要求TCO薄膜的导电性和高透明性以外，用于太阳能电池的TCO薄膜的结构对太阳能电池的光吸收率有着很大的影响，TCO薄膜的表面形状与光线的反射率、折射率有着很大的关系，直接影响着光电转换率、发电功率；为了有效吸收太阳光，要求表面形成凹凸不平的结构，评价的方法是使用雾度（hazerate）。
技术实现思路
针对TCO薄膜制造成本高、技术被一些国外厂家垄断，难以拓展市场，本专利技术提供了一种高性能高雾度TCO玻璃制造方法，采用简单的技术制造高性能高雾度TCO玻璃，提高光吸收能力，降低TCO玻璃的电阻，降低生产成本、提高太阳能电池的光电转换率。本专利技术的技术方案是：一种高性能高雾度TCO玻璃制造方法，其中TCO薄膜由两层构成，底层是ITO薄膜，上层是FTO薄膜，所述方法包括利用超声波喷雾成膜装置形成ITO薄膜和利用热喷涂成膜装置形成FTO薄膜的步骤：1）对玻璃基板先后利用清洗剂、自来水、超纯水进行清洗，清洗后将玻璃基板烘干；2）将1：32的SnCl4·5H2O和InCl3·5H2O，溶于18ml醇类和H2O的溶剂中，配比相应的混合液，并将混合液加入到药液罐中；3）利用超声波喷雾成膜装置形成ITO薄膜；4）配备FTO的制备混合液，使用SnCl4、甲醇与盐酸进行反应；5）按照SnCl4·5H2O与NH4F占4.8Wt%，加入甲醇与水为5.5：1的溶剂中，其中SnCl4·5H2O与溶剂之间按照每1g加入5ml的比例进行稀释；6）利用热喷涂成膜装置制备FTO薄膜；优选地，步骤3）中的超声波喷雾成膜装置包括药液罐、送液泵、水箱、超声波发生器、雾化箱、阀门、管线、喷雾头、排风机，所述超声波喷雾成膜装置的药液罐中储存有药液，药液经过送液泵被输送至雾化箱，雾化箱放置在水箱中，水箱的底部设置有超声波发生器，药液被超声波发生器雾化后通过管线被输送至喷雾头，喷雾头的下方放置有基板，基板的下方设置有石墨板、加热台，加热台内设置有加热丝，在基板的上方设置有排风机；优选地，步骤6）中的热喷涂成膜装置包括喷涂混合液桶、供液泵、压缩气泵、管道、气管、喷液头，供液泵的入口管连接在喷涂混合液桶中，供液泵的出口管通过管道连接喷液头，喷液头前端还通过气管连接压缩气泵，喷液头下方设置有加热台，加热台上设置有基板，加热台内部设置有加热丝；优选地，步骤2）中混合液中的醇类为甲醇或乙醇；优选地，步骤3）中制备ITO薄膜的基板设置在加热台上的石墨板上，石墨板温度在400℃~500℃之间；优选地，ITO薄膜的制备混合液中Sn/In的原子比为2.8~3.5Wt%；优选地，步骤6）中制备FTO薄膜的基板温度在380℃~420℃之间；优选地，利用热喷涂成膜装置制备FTO薄膜的粒径可以调整；优选地，步骤1）中，在清洗的过程中，利用盘刷、滚刷、超声波等方式组合进行清洗，利用风刀进行干燥或利用热风进行烘干；优选的，在步骤3）中，按照附着-结对-成核-小岛-合并-薄膜的顺序，在玻璃基板上形成薄膜。本专利技术的制造方法，首先利用超声波喷雾技术进行成膜，能够确保TCO层的低电阻特性，然后利用热喷涂成膜技术进行成膜，能够通过调整粒径改变表面的雾度，通过将两种方法的结合，能够确保TCO薄膜的低电阻高导电性，也能够保证TCO表面的高雾度特性，可提高TCO玻璃的光吸收，从而能够提高光电转换效率，这种方法与传统的APCVD成膜方法相比较，不需要真空条件以及真空设备，极大地降低了制造成本，原料的选择性高、成膜温度低、可避免玻璃基板高温下的变形，并且原料的配比容易，提高了生产效率。附图说明图1为本专利技术的超声波喷雾成膜装置示意图；图2为本专利技术的超声波喷雾成膜装置形成ITO薄膜的XRD检测取向图；图3为使用乙醇与水溶剂时，不同Sn/In的原子比对应的方块电阻值示意图；图4为本专利技术的超声波喷雾成膜装置形成ITO薄膜在492℃时的AFM；图5为本专利技术的热喷涂成膜装置示意图；图6为基板雾度的示意图；图7为FTO薄膜表面的SEM观察图；图8为粒径和雾度之间的关系图；图9为FTO的雾度对波长的依赖性关系图；图10为FTO、ITO复合膜的SEM断面图片；图11为FTO、ITO以及FTO/ITO复合膜的透过率示意图。图中所示：1、基板，2、加热台，3、加热丝，4、石墨板，11、药液罐，12、送液泵，13、水箱，14、超声波发生器，15、雾化箱，16、阀门，17、管线，18、排风机，19、喷雾头，21、喷涂混合液桶，22、供液泵，23、压缩气泵，24、管道，25、气管，26、喷液头。具体实施方式尽管透明导电膜ITO(氧化铟锡)在室温环境具有良好的透明性、导电性，但是，由于其耐热特性较差，一旦温度超过400℃，相关的电气特性就会变差，无法用于太阳能电池的制造工序中；并且ITO中的金属离子容易发生迁移，进入P/N结，降低太阳能电池的光电转换率，由于透明电极需要利用超过400℃的温度进行热处理，因而具有高导电性的ITO薄膜电极不能用于接收光线的窗口侧。针对此问题本专利技术通过复合ITO和耐热性、耐药性强的FTO(掺氟氧化锡)，研发了同时具有较好耐热性和导电性的FTO/ITO复合膜，FTO/ITO复合膜具有良好的耐药性，用于太阳能电池的窗口电极，能够大幅度地提高电池的转换效率。下面通过实施例，并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步具体的说明。如图1-11所示，本专利技术的一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高性能高雾度TCO玻璃制造方法，其中TCO薄膜由两层构成，底层是ITO薄膜，上层是FTO薄膜，所述方法包括利用超声波喷雾成膜装置形成ITO薄膜和利用热喷涂成膜装置形成FTO薄膜的步骤：1）对玻璃基板先后利用清洗剂、自来水、超纯水进行清洗，清洗后将玻璃基板烘干；2）将1：32的SnCl4·5H2O 和InCl3·5H2O，溶于18ml醇类和H2O的溶剂中，配比相应的混合液，并将混合液加入到药液罐中；3）利用超声波喷雾成膜装置形成ITO薄膜；4）配备FTO的制备混合液，使用SnCl4、甲醇与盐酸进行反应；5）按照 SnCl4·5H2O与NH4F占4.8Wt%，加入甲醇与水为5.5：1的溶剂中，其中SnCl4·5H2O与溶剂之间按照每1g加入5ml的比例进行稀释；6）利用热喷涂成膜装置制备FTO薄膜。

【技术特征摘要】
1.一种高性能高雾度TCO玻璃制造方法，其中TCO薄膜由两层构成，底层是ITO薄膜，上层是FTO薄膜，所述方法包括利用超声波喷雾成膜装置形成ITO薄膜和利用热喷涂成膜装置形成FTO薄膜的步骤：1）对玻璃基板先后利用清洗剂、自来水、超纯水进行清洗，清洗后将玻璃基板烘干；2）将1：32的SnCl4·5H2O和InCl3·5H2O，溶于18ml醇类和H2O的溶剂中，配比相应的混合液，并将混合液加入到药液罐中；3）利用超声波喷雾成膜装置形成ITO薄膜；4）配备FTO的制备混合液，使用SnCl4、甲醇与盐酸进行反应；5）按照SnCl4·5H2O与NH4F占4.8Wt%，加入甲醇与水为5.5：1的溶剂中，其中SnCl4·5H2O与溶剂之间按照每1g加入5ml的比例进行稀释；6）利用热喷涂成膜装置制备FTO薄膜。2.根据权利要求1所述的一种高性能高雾度TCO玻璃制造方法，其特征在于：所述超声波喷雾成膜装置包括药液罐、送液泵、水箱、超声波发生器、雾化箱、阀门、管线、喷雾头、排风机，所述超声波喷雾成膜装置的药液罐中储存有药液，药液经过送液泵被输送至雾化箱，雾化箱放置在水箱中，水箱的底部设置有超声波发生器，药液被超声波发生器雾化后通过管线被输送至喷雾头，喷雾头的下方放置有基板，基板的下方设置有石墨板、加热台，加热台内设置有加热丝，在基板的上方设置有排风机。3.根据权利要求1所述的一种高性能高雾度TCO玻璃制造方法，其特征在于：所述热...

【专利技术属性】
技术研发人员：范四立，舒雨锋，毛峰，万松峰，何庆炎，熊长炜，
申请(专利权)人：东莞职业技术学院，
类型：发明
国别省市：广东,44