透明導(dǎo)電薄膜是一種既能導(dǎo)電又在可見光范圍內(nèi)具有高透明率的一種薄膜,主要有金屬膜系、氧化物膜系、其他化合物膜系、高分子膜系、復(fù)合膜系等。金屬膜系導(dǎo)電性能好,但是透明率差。
透明導(dǎo)電膜最近研究
最近幾年來國內(nèi)外的研究者分別在低溫制備的設(shè)備、工藝、薄膜的表面改性、多層膜系的設(shè)計(jì)和制備工藝方面進(jìn)行了深入的研究。例如,Wu Wen-Fa等利用R.F磁控濺射工藝在不加熱的聚碳酸酯(PC)襯底上制備了厚度為250mm,電阻率為6× ~2(Ω·cm),透過率為74%~90%;Park Sung Kyu等利用R.F磁控濺射工藝在低溫聚合物PES上制備了110nmITO,方塊電阻是20O/□,透過率80%,但是表面的粗糙度較大;法國的David等,利用In-Sn合金靶在100℃下沉積在聚合物上的ITO薄膜透過率為85%,電阻率為~0.003Ω·cm,表面粗糙度為15-50,美國的Daeil.KIM用直接金屬離子束沉積(DMIBD)方法在70℃的條件下制備的ITO薄膜最高透過率為85%,最低電阻率為4×Ω·cm,表面質(zhì)量比較高;此外還有一些研究人員利用脈沖激光沉積(PLD),電子束熱蒸發(fā)和金屬離子輔助濺射等方法在低溫甚至在室溫的條件下進(jìn)行高質(zhì)量塑基的薄膜制備。
國內(nèi)的賈永新在150℃基板條件下制備出了透過率為80%左右ITO薄膜,但沒有見電阻和表面特性的報(bào)道;近年來李育峰等利用微波等離子體輔助方法在120℃的基片上沉積的薄膜透過率大于85%,但方塊電阻大于100O/□,表面特性沒有報(bào)道;馬瑾等在塑料襯底上在80℃-100℃的條件下制備出了透過率大于84%,電阻率~0.001量級的薄膜。
綜上所述,國內(nèi)在低溫尤其常溫下制備ITO薄膜方面研究還不夠充分、不夠全面;并且研究制備方法也比較單一,與國外有比較大的差距。近年來國外尤其日本和韓國分別在低溫沉積技術(shù)、薄膜生長機(jī)理和薄膜表面改性方面進(jìn)行了深入的研究,在保證不對薄膜襯底產(chǎn)生破壞的情況下,在低溫甚至室溫的條件下制備出了薄膜電阻率低于5×Ω·cm,透過率大于85%,表面的粗糙度小于2nm的ITO薄膜。
透明導(dǎo)電膜玻璃介紹
透明導(dǎo)電膜(TCO)玻璃不僅具有導(dǎo)電性,同時(shí)具有透光性,具有廣泛的應(yīng)用前景。透明導(dǎo)電膜玻璃分為三種:ZnO基TCO薄膜、多元TCO薄膜、高遷移率TCO薄膜。
透明導(dǎo)電膜玻璃分類
透明導(dǎo)電膜玻璃,根據(jù)用戶的不同需求,主要分為以下三種類型:
1)、ZnO基TCO薄膜:ZnO的光學(xué)禁帶寬度約為3.2 eV,對可見光的透明性很好,Zn的蘊(yùn)藏豐富,無毒,價(jià)格便宜,比ITO更容易蝕刻。因此,近十幾年來,ZnO已成為TCO薄膜的熱門研究材料,被期待成為平板顯示器中ITO薄膜的替代材料。本項(xiàng)目的摻雜ZnO薄膜的性能已可以與ITO薄膜相比,并解決了大面積高速均勻成膜工藝等問題。
2)、多元TCO薄膜: 開發(fā)適合特殊用途的TCO薄膜,將各種TCO材料進(jìn)行組合,制備出一些具有新特點(diǎn)的TCO薄膜。由TCO材料組合構(gòu)成的多元TCO薄膜,可以通過改變組分而調(diào)整薄膜的電學(xué)、光學(xué)、化學(xué)和物理性質(zhì),從而獲得單一TCO材料所不具備的性能,滿足某些特殊場合的需要。
3)、高遷移率TCO薄膜:在吸收不是非常嚴(yán)重的情況下,TCO薄膜對可見光的吸收是隨著自由載流子濃度的增大而增大,但隨著載流子遷移率的增大而減小,TCO薄膜的透明區(qū)域波長上限主要由載流子濃度確定,隨著它的增大而減小,故采用提高載流子遷移率的方法來降低TCO薄膜的電阻率不必犧牲其光學(xué)性能。對于電子器件或?qū)Ь€,載流子遷移率是確定其響應(yīng)速度和功耗的主要因素之一。本項(xiàng)目也可提供一種IMO薄膜的透明導(dǎo)電膜技術(shù),其可見光平均透射率(含1.2 mm厚玻璃基底)超過80%,電阻率低至1.7×10Ω.cm。
透明導(dǎo)電膜玻璃主要技術(shù)指標(biāo)及產(chǎn)品規(guī)模
光譜透過率:為了能夠充分地利用太陽光,TCO鍍膜玻璃一定要保持相對較高的透過率。為了提高轉(zhuǎn)換效率,要求對可見光的高透過率Tavg》80%。
導(dǎo)電性能:TCO導(dǎo)電薄膜的導(dǎo)電原理是在原本導(dǎo)電能力很弱的本征半導(dǎo)體中摻入微量的其他元素,使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能發(fā)生顯著變化。這些微量元素被稱為雜質(zhì),摻雜后的半導(dǎo)體稱為雜質(zhì)半導(dǎo)體。氧化銦錫(ITO)透明導(dǎo)電玻璃就是將錫元素?fù)饺氲窖趸熤校岣邔?dǎo)電率,它的導(dǎo)電性能是最好的,最低電阻率達(dá)10-5Ωcm量級。
霧度:為了增加薄膜電池半導(dǎo)體層吸收光的能力,光伏用TCO玻璃需要提高對透射光的散射能力,這一能力用霧度(Haze)來表示。霧度即為透明或半透明材料的內(nèi)部或表面由于光漫射造成的云霧狀或混濁的外觀。以漫射的光通量與透過材料的光通量之比的百分率表示。一般情況下,普通鍍膜玻璃要求膜層表面越光滑越好,霧度越小越好,但光伏用TCO玻璃則要求有一定的光散射能力。
激光刻蝕性能:薄膜電池在制作過程中,需要將表面劃分成多個(gè)長條狀的電池組,這些電池組被串聯(lián)起來用以提高輸出能效。因此,TCO玻璃在鍍半導(dǎo)體膜之前,必須要對表面的導(dǎo)電膜進(jìn)行刻劃,被刻蝕掉的部分必須完全除去氧化物導(dǎo)電膜層,以保持絕緣??涛g方有化學(xué)刻蝕和激光刻蝕兩種,但由于刻蝕的線條要求很細(xì),一般為幾十微米的寬度,而激光刻蝕具有溝槽均勻,剔除干凈,生產(chǎn)效率快的特點(diǎn)。
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