一种具有微结构的多层膜透明导电玻璃制备方法与流程

本发明涉及透明导电玻璃制备技术领域，具体是一种具有微结构的多层膜透明导电玻璃制备方法。

背景技术：

透明导电玻璃由于兼具透明性和导电性，且具备原材料易得、环境友好、化学稳定性好等优点，因此在许多领域，如光电子探测器、光伏器件、薄膜（光电）晶体管、液晶显示、传感器、热反射器等方面都已有重要的应用前景。

而具有精细表面微结构光电玻璃是一类高透过率、低电阻率功能玻璃，是一类可望在薄膜太阳能电池、环境保护材料等方面得到重要应用的新型无机非金属材料。

在薄膜太阳能电池的窗口层材料的应用中，相较于传统zno基光电功能玻璃，具有微结构zno基光电功能玻璃具有更高的透过率和更大的雾度，通过增加窗口层的陷光能力，可延长太阳光在窗口层的光程，从而提高器件对太阳光的吸收，对提高其光转换效率和稳定性起到关键性作用。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种具有微结构的多层膜透明导电玻璃制备方法，该方法能够得到高透过率、低电阻的透明导电玻璃，并且其表面微结构可控。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种具有微结构的多层膜透明导电玻璃制备方法，包括以下步骤：

s1、采用射频磁控溅射工艺，在玻璃衬底表面室温下溅射生长下zno基薄膜；

s2、采用线棒刮涂法，在下zno基薄膜表面制备单层离散分布的聚苯乙烯小球掩膜层；

s3、采用射频磁控溅射工艺，利用聚苯乙烯小球掩膜层作为掩膜，在下zno基薄膜表面室温下溅射生长上zno基薄膜；上zno基薄膜的厚度小于聚苯乙烯小球的直径；

s4、通过乙醇浸泡处理，去除聚苯乙烯小球掩膜层以及聚苯乙烯小球掩膜层上方的zno基薄膜，使上zno基薄膜表面形成一组离散分布的球坑，得到表面呈凹凸织构化结构的多层膜透明导电玻璃。

进一步的，所述步骤s1采用zno基陶瓷靶材，采用ar离子做为溅射气体，射频电源作用于阴极，射频电源溅射功率为150～250w，工作压强为0.2pa，靶电压为62～87v，玻璃衬底与靶材的间距为70mm，得到下zno基薄膜的厚度为600±50nm。

进一步的，所述步骤s2中聚苯乙烯小球掩膜层的浓度为0.1～0.5%wt，聚苯乙烯小球直径为300～1000nm。

进一步的，所述步骤s3采用zno基陶瓷靶材，采用ar离子做为溅射气体，射频电源作用于阴极，射频电源溅射功率为150～250w，工作压强为0.2pa，靶电压为62～87v，玻璃衬底与靶材的间距为70mm，得到上zno基薄膜的厚度为200±50nm。

进一步的，所述步骤s4在室温下将制备好上zno基薄膜的玻璃衬底浸入乙醇浸泡处理，聚苯乙烯小球掩膜层以及聚苯乙烯小球掩膜层上方的zno基薄膜。

本发明的有益效果是：采用射频磁控溅射工艺，能够有效提高等离子体密度，薄膜光电性能更好；采用单层离散分布的聚苯乙烯小球作为微结构掩膜，聚苯乙烯小球作为微结构的掩膜可根据需要对其直径、浓度进行调整，使得zno基薄膜的表面微结构可控，同时调节zno基薄膜的雾度，得到表面具有微结构、高透过率、低电阻率的多层膜透明导电玻璃。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

图1是本发明步骤s1的示意图；

图2是本发明步骤s2的示意图；

图3是本发明步骤s3的示意图；

图4是本发明步骤s4的示意图。

具体实施方式

实施例一

本发明提供一种具有微结构的多层膜透明导电玻璃制备方法，包括以下步骤：

s1、如图1所示，采用射频磁控溅射工艺，在玻璃衬底1表面室温下溅射生长下zno基薄膜2；

具体为：以厚度为1.1mm的钠钙硅玻璃为玻璃衬底1，将玻璃衬底1置于磁控溅射腔室内，采用zno基陶瓷靶材，通入30sccm的ar气做为溅射气体，制备温度保持室温；zno基陶瓷靶材与玻璃衬底的间距优选为70mm；

磁控溅射时，采用射频电源作用于阴极，射频电源溅射功率为200w，靶电压为80v，工作压强为0.2pa；先对玻璃衬底进行预溅射，溅射时间20min，然后溅射生长出厚度为600nm的下zno基薄膜2；

s2、结合图2所示，采用线棒刮涂法，在下zno基薄膜2表面制备单层离散分布的聚苯乙烯小球掩膜层3；

具体为：利用刮涂线棒，以0.5%wt的聚苯乙烯小球溶液为刮涂溶液，线棒厚度规格20μm，得到聚苯乙烯小球掩膜层层3，聚苯乙烯小球直径300nm；

s3、结合图3所示，采用射频磁控溅射工艺，利用聚苯乙烯小球掩膜层3作为掩膜，在下zno基薄膜2表面室温下溅射生长上zno基薄膜4；上zno基薄膜4的厚度小于聚苯乙烯小球的直径；

具体为：采用射频电源作用于阴极，射频电源溅射功率为150w，靶电压为62v，工作压强为0.2pa；先进行预溅射，溅射时间8min，然后溅射生长出厚度为200nm的上zno基薄膜4；

s4、结合图4所示，通过乙醇浸泡处理，去除聚苯乙烯小球掩膜层3以及聚苯乙烯小球掩膜层上方的zno基薄膜，使上zno基薄膜4表面形成一组离散分布的球坑5，得到表面呈凹凸织构化结构的多层膜透明导电玻璃。

具体为：在室温下将制备好上zno基薄膜的玻璃衬底浸入95%浓度的乙醇浸泡处理180分钟。

将本实施例得到的多层膜透明导电玻璃分别进行膜厚测试、雾度测试、透过率测试、电阻率测试与xrd测试，膜厚为600～800nm，雾度为12.1%，可见光平均透过率为87.9%，电阻率为1.6*10^-3ω•cm，xrd图谱表明zno基薄膜在2θ=34.4°出现较弱衍射峰，对应六角纤锌矿zno结构（002）衍射峰。

实施例二

本发明提供一种具有微结构的多层膜透明导电玻璃制备方法，包括以下步骤：

s1、如图1所示，采用射频磁控溅射工艺，在玻璃衬底1表面室温下溅射生长下zno基薄膜2；

具体为：以厚度为1.1mm的钠钙硅玻璃为玻璃衬底1，将玻璃衬底1置于磁控溅射腔室内，采用zno基陶瓷靶材，通入30sccm的ar气做为溅射气体，制备温度保持室温；zno基陶瓷靶材与衬底的间距优选为70mm；

磁控溅射时，采用射频电源作用于阴极，射频电源溅射功率为250w，靶电压为87v，工作压强为0.2pa；先对玻璃衬底进行预溅射，溅射时间15min，然后溅射生长出厚度为600nm的下zno基薄膜2；

s2、结合图2所示，采用线棒刮涂法，在下zno基薄膜2表面制备单层离散分布的聚苯乙烯小球掩膜层3；

具体为：利用刮涂线棒，以0.5%wt的聚苯乙烯小球溶液为刮涂溶液，线棒厚度规格20μm，得到聚苯乙烯小球掩膜层层3，聚苯乙烯小球直径500nm；

s3、结合图3所示，采用射频磁控溅射工艺，利用聚苯乙烯小球掩膜层3作为掩膜，在下zno基薄膜2表面室温下溅射生长上zno基薄膜4；上zno基薄膜4的厚度小于聚苯乙烯小球的直径；

具体为：采用射频电源作用于阴极，射频电源溅射功率为250w，靶电压为87v，工作压强为0.2pa；先进行预溅射，溅射时间5min，然后溅射生长出厚度为200nm的上zno基薄膜4；

s4、结合图4所示，通过乙醇浸泡处理，去除聚苯乙烯小球掩膜层3以及聚苯乙烯小球掩膜层上方的zno基薄膜，使上zno基薄膜4表面形成一组离散分布的球坑5，得到表面呈凹凸织构化结构的多层膜透明导电玻璃。

具体为：在室温下将制备好上zno基薄膜的玻璃衬底浸入95%浓度的乙醇浸泡处理180分钟。

将本实施例得到的多层膜透明导电玻璃分别进行膜厚测试、雾度测试、透过率测试、电阻率测试与xrd测试，膜厚为600～800nm，雾度为16.3%，可见光平均透过率为86.7%，电阻率为5.9*10^-4ω•cm，xrd图谱表明zno基薄膜在2θ=34.4°附近出现较明显衍射峰，对应六角纤锌矿zno结构（002）衍射峰。

实施例三

本发明提供一种具有微结构的多层膜透明导电玻璃制备方法，包括以下步骤：

s1、如图1所示，采用射频磁控溅射工艺，在玻璃衬底1表面室温下溅射生长下zno基薄膜2；

具体为：以厚度为1.1mm的钠钙硅玻璃为玻璃衬底1，将玻璃衬底1置于磁控溅射腔室内，采用zno基陶瓷靶材，通入30sccm的ar气做为溅射气体，制备温度保持室温；zno基陶瓷靶材与衬底的间距优选为70mm；

磁控溅射时，采用射频电源作用于阴极，射频电源溅射功率为250w，靶电压为87v，工作压强为0.2pa；先对玻璃衬底进行预溅射，溅射时间15min，然后溅射生长出厚度为600nm的下zno基薄膜2；

s2、结合图2所示，采用线棒刮涂法，在下zno基薄膜2表面制备单层离散分布的聚苯乙烯小球掩膜层3；

具体为：利用刮涂线棒，以0.5%wt的聚苯乙烯小球溶液为刮涂溶液，线棒厚度规格20μm，得到聚苯乙烯小球掩膜层层3，聚苯乙烯小球直径1000nm；

s3、结合图3所示，采用射频磁控溅射工艺，利用聚苯乙烯小球掩膜层3作为掩膜，在下zno基薄膜2表面室温下溅射生长上zno基薄膜4；上zno基薄膜4的厚度小于聚苯乙烯小球的直径；

具体为：采用射频电源作用于阴极，射频电源溅射功率为250w，靶电压为87v，工作压强为0.2pa；先行预溅射，溅射时间5min，然后溅射生长出厚度为200nm的上zno基薄膜4；

s4、结合图4所示，通过乙醇浸泡处理，去除聚苯乙烯小球掩膜层3以及聚苯乙烯小球掩膜层上方的zno基薄膜，使上zno基薄膜4表面形成一组离散分布的球坑5，得到表面呈凹凸织构化结构的多层膜透明导电玻璃。

具体为：在室温下将制备好上zno基薄膜的玻璃衬底浸入95%浓度的乙醇浸泡处理180分钟。

将本实施例得到的多层膜透明导电玻璃分别进行膜厚测试、雾度测试、透过率测试、电阻率测试与xrd测试，膜厚为600～800nm，雾度为21.5%，可见光平均透过率为89.7%，电阻率为4.8*10^-4ω•cm，xrd图谱表明zno基薄膜在2θ=34.4°附近出现较强衍射峰，对应六角纤锌矿zno结构（002）衍射峰。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。