本申請涉及透電薄膜生產,尤其涉及一種tco薄膜及其制備方法。
背景技術:
1、tco(透明導電氧化物)薄膜是薄膜太陽能電池的重要組成部分,在可見光波長范圍內具有高的光透射率和低的電阻率。在可見光譜區(qū)內透光率高,有利于提高光伏電池的轉換效率。有利于提高光電轉換效率,降低能源損耗。tco薄膜的性能對于薄膜太陽能電池的效率和壽命有重要影響,因此對于tco薄膜的研究和優(yōu)化是提高薄膜太陽能電池性能的關鍵之一。
2、有研究表明含氧氣氛下退火能明顯改善透明導電薄膜的結晶程度,以及降低薄膜表面粗糙度同時提高薄膜的透過率,但同時也會惡化薄膜的導電性質;退火能改善薄膜的導電性質,并使薄膜表面粗糙度變大;氬氣、氮氣等惰性氣體的氣氛下能改善tco透明導電膜的結晶性,同時降低薄膜的表面粗糙度。
3、中國專利申請202111156884.6公開了一種高遷移率透明導電氧化物薄膜及其制備方法,tco薄膜生長采用反應射頻磁控濺射法,在室溫下生長碲與鈧共摻雜的氧化銦tco薄膜;濺射用靶材為銦靶、碲靶、鈧靶,濺射工作氣體為氬氣,反應氣體為氧氣;在tco薄膜生長之前,濺射室只通入氬氣,對三靶進行15-30min的預濺射,去除靶材表面吸附的雜質以及表面氧化物,當tco薄膜開始生長時,氬氣和氧氣經過混氣室充分混合以后進入濺射室,氬氣與氧氣的流量之比為50:1~20:1,濺射氣壓為0.1~0.4pa;銦靶濺射功率200w,碲靶濺射功率為20~30w,鈧靶濺射功率為1~2w;基底沉積溫度為室溫,濺射時間為10~20min;該方案制得的薄膜具有載流子遷移率高、電阻率低等特點;
4、進一步觀察該方案的說明書部分可見,該方案在說明書第5段指出:“在氧化銦(in2o3)摻入碲(te)元素,氧化銦的最低導帶與碲摻雜的相關軌道發(fā)生相互重疊的幾率很小,因此,碲摻雜的氧化銦中的電子受到摻入雜質原子的散射幾率很低,電子的平均自由程時間較長,電子的有效質量較小且與載流子濃度的關聯(lián)性較弱。另外,與80pm的錫離子(sn4+)半徑相比,97pm的碲離子(te4+)半徑更接近銦離子(in3+)半徑(94pm),從而碲摻雜大幅降低了摻雜原子引起的晶格應變。同時,碲摻雜降低了氧空位濃度,使得氧空位對雜質的散射較低。因此,碲摻雜的氧化銦tco薄膜中的載流子遷移率高、電阻率較低,同時光透過率也高,這主要歸功于碲摻雜劑和氧空位的低雜質散射?!笨梢姡摲桨父嗟氖峭ㄟ^改變tco薄膜中的摻雜元素進而降低因摻雜導致的材料的缺陷,進而提升tco的電導率。
5、本方案需要解決的問題:如何提供一種不同于現(xiàn)有技術的且能制備出具有良好的電學性能tco薄膜制備方法。
技術實現(xiàn)思路
1、本申請的目的是提供一種具有良好的電學性能的tco薄膜制備方法,本申請旨在通過對tco薄膜在退火過程中的退火溫度、退火時間進行優(yōu)化,從而使tco薄膜的缺陷數量降低,進而提升tco薄膜的導電能力并降低電阻率。
2、為實現(xiàn)上述目的,本申請公開了一種tco薄膜的制備方法,包括以下步驟:
3、步驟1:將氧化銦鈰沉積至玻璃基片表面,得到鍍有氧化銦鈰的玻璃基片;
4、步驟2:將鍍有氧化銦鈰的玻璃基片置于100~500℃的環(huán)境中退火5~30min,得到tco薄膜。
5、優(yōu)選地,步驟2具體為:將鍍有氧化銦鈰的玻璃基片置于200~300℃的環(huán)境中退火5~30min,得到tco薄膜。
6、優(yōu)選地,步驟1包括以下子步驟:
7、步驟a1:將玻璃基片清洗,隨后將清洗后的玻璃基片與氧化銦鈰靶材放入濺射腔的預設位置;
8、步驟a2:將濺射腔的真空度調整至5.2×10-6~7.7×10-6torr,隨后向濺射腔通入氬氣、氧氣和氫氣的混合氣體并將濺射腔的真空度調整至2.5×10-3~5.2×10-3torr;
9、步驟a3:將氧化銦鈰靶材中的氧化銦鈰濺射并沉積至玻璃基片的表面,得到鍍有氧化銦鈰的玻璃基片。
10、優(yōu)選地,混合氣體包括氬氣和氧氣的混合氣體一以及氬氣和氫氣的混合氣體二,且混合氣體一、混合氣體二的流量比為10~20:80~90;
11、混合氣體一中,氬氣與氧氣的質量比為90~99:1~10;
12、混合氣體二中,氬氣與氫氣的質量比為90~99:1~10。
13、優(yōu)選地,步驟a1中,玻璃基片與氧化銦鈰靶材之間的距離為45mm~100mm。
14、優(yōu)選地,步驟a3具體為:在810~1430w的濺射功率下將氧化銦鈰靶材中的氧化銦鈰濺射并沉積至玻璃基片的表面,濺射時間為5~10min,得到鍍有氧化銦鈰的玻璃基片。
15、此外,本申請還公開了一種tco薄膜,通過上述的tco薄膜的制備方法制得。
16、本申請的有益效果是:
17、本申請通過對tco薄膜在退火過程中的退火溫度、退火時間進行優(yōu)化,從而使tco的缺陷數量降低,而更低的缺陷數量意味著薄膜的致密度以及內部結構的均勻性和穩(wěn)定性得到了提升,因此,本申請使得tco薄膜的載流子遷移率在退火后大幅提升,進而提升tco薄膜的導電能力并降低電阻率。
1.一種tco薄膜的制備方法,其特征在于,包括以下步驟:
2.根據權利要求1所述的tco薄膜的制備方法,其特征在于,所述步驟2具體為:將鍍有氧化銦鈰的玻璃基片置于200~300℃的環(huán)境中退火5~30min,得到tco薄膜。
3.根據權利要求1所述的tco薄膜的制備方法,其特征在于,所述步驟1包括以下子步驟:
4.根據權利要求3所述的tco薄膜的制備方法,其特征在于,所述混合氣體包括氬氣和氧氣的混合氣體一以及氬氣和氫氣的混合氣體二,且混合氣體一、混合氣體二的流量比為10~20:80~90;
5.根據權利要求3所述的tco薄膜的制備方法,其特征在于,步驟a1中,玻璃基片與氧化銦鈰靶材之間的距離為45mm~100mm。
6.根據權利要求3所述的tco薄膜的制備方法,其特征在于,所述步驟a3具體為:在810~1430w的濺射功率下將氧化銦鈰靶材中的氧化銦鈰濺射并沉積至玻璃基片的表面,濺射時間為5~10min,得到鍍有氧化銦鈰的玻璃基片。
7.一種tco薄膜,其特征在于,通過權利要求1-6中任一所述的tco薄膜的制備方法制得。