增透膜的制備方法

編輯?語(yǔ)音

一種增透膜的制備方法

溶膠-凝膠法是以化學(xué)活性高的化合物為前驅(qū)體，將這些原料在液相中混合均勻，進(jìn)行水解和縮合化學(xué)反應(yīng)，在溶液中形成穩(wěn)定透明的溶膠體系，通過(guò)提拉、鍍膜等工藝過(guò)程在基底上獲得增透膜。溶膠-凝膠法是實(shí)驗(yàn)室合成增透膜最常用的方法。溶膠-凝膠法制備的薄膜具有合成溫度低、操作簡(jiǎn)單、反應(yīng)易于控制、材料非常均勻的特色。在溶膠制備、成型、老化、干燥、脫水和致密化過(guò)程當(dāng)中，通過(guò)控制和調(diào)節(jié)溶劑用量、老化時(shí)間、保溫時(shí)間和溫度，可以合成均勻致密的薄膜。

劉永生等人以正硅酸乙酯(TEOS)和乙醇為原料，氨水和鹽酸為催化劑，采用溶膠-凝膠法制備了低折射率的雙層納米增透膜。通過(guò)對(duì)比鍍膜前后基板的透光率，發(fā)現(xiàn)可見(jiàn)光波段的透光率可提高6%左右，增透膜鍍膜后的反射率明顯低于鍍膜前。對(duì)于單晶硅電池，轉(zhuǎn)換效率可提高1.2%；對(duì)于非晶硅電池，轉(zhuǎn)換效率可以提高0.5%。他們還用原子力顯微鏡(AFM)觀察了薄膜的表層形貌，發(fā)現(xiàn)表層溶膠-凝膠法是以化學(xué)活性成分高的化合物為前驅(qū)體，在液相中均勻混合這些原料，進(jìn)行水解和縮合化學(xué)反應(yīng)，在溶液中形成穩(wěn)定透明的溶膠體系，通過(guò)提拉和鍍膜工藝在基底上獲得增透膜。溶膠-凝膠法是實(shí)驗(yàn)室合成增透膜最常用的方法。溶膠-凝膠法制備的薄膜具有合成溫度低、操作簡(jiǎn)單、反應(yīng)易于控制、材料非常均勻的特色。在溶膠制備、成型、老化、干燥、脫水和致密化過(guò)程當(dāng)中，通過(guò)控制和調(diào)節(jié)溶劑用量、老化時(shí)間、保溫時(shí)間和溫度，可以合成均勻致密的薄膜。

劉永生等人以正硅酸乙酯(TEOS)和乙醇為原料，氨水和鹽酸為催化劑，采用溶膠-凝膠法制備了低折射率的雙層納米增透膜。通過(guò)對(duì)比鍍膜前后基板的透光率，發(fā)現(xiàn)可見(jiàn)光波段的透光率可以提高6%左右，增透膜鍍膜后的反射率明顯低于鍍膜前。對(duì)于單晶硅電池，轉(zhuǎn)換效率可提高1.2%；對(duì)于非晶硅電池，轉(zhuǎn)換效率可以提高0.5%。他們還用原子力顯微鏡觀察了薄膜的表層形貌，發(fā)現(xiàn)表層均勻平坦。熊華山等人采用溶膠-凝膠法制備了二氧化硅增透膜，研究了水解條件和溶膠老化時(shí)間對(duì)膜性能的影響。結(jié)果表明，氨水的使用可以縮短溶膠的老化時(shí)間，達(dá)到最佳的涂膜效果，隨著老化時(shí)間的延長(zhǎng)，薄膜的透光率先增大后減小，峰值透光率約為98%(圖7，R為氨水的量)。此外，他們還研究了溶膠折射率與老化時(shí)間的關(guān)系。折射率作為一種材料性質(zhì)，與溶膠狀態(tài)有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。測(cè)試結(jié)果表明，隨著老化時(shí)間的延長(zhǎng)，折光率先下降，然后以氨水形式的R增加物質(zhì)的量。當(dāng)折射率最小時(shí)，薄膜的折射率最小，鍍膜后薄膜的抗反射效果最好。折射率可以決定溶膠的最佳涂覆時(shí)間。

增透膜化學(xué)氣相沉積法

增透膜化學(xué)氣相沉積(CVD)是將含有薄膜元素的氣體提供給襯底，利用加熱、等離子體、紫外光等能源，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)在襯底上沉積薄膜，從而制備出SiN、ZnS、SiO2、SiC等太陽(yáng)能電池用抗反射膜。

增透膜化學(xué)氣相沉積法有許多優(yōu)點(diǎn):成膜方向性小，微觀均勻性好；薄膜純度高，殘余應(yīng)力小，延展性強(qiáng)；膠片受輻射損傷較小。

增透膜化學(xué)氣相沉積的主要缺點(diǎn)是需要在高溫下反應(yīng)，襯底溫度高，沉積速率低，一般每小時(shí)只有幾微米到幾百微米，使用的設(shè)備復(fù)雜，襯底難以局部沉積，反應(yīng)源和反應(yīng)后的殘余氣體具有一定的毒性。化學(xué)氣相沉積通常按反應(yīng)類(lèi)型或壓縮力分類(lèi)，常用的有以下幾種:低壓化學(xué)氣相沉積(lpcvd)、常壓化學(xué)氣相沉積(APCVD)、負(fù)壓化學(xué)氣相沉積(SACVD)、超高真空化學(xué)氣相沉積(UHCVD)、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)、高密度等離子體化學(xué)氣相沉積(HDPCVD)和快速熱化學(xué)氣相沉積(RTCVD)

等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)是各種材料工業(yè)沉積中最廣泛使用的方法。[1]

增透膜濺射法

增透膜濺射方法根據(jù)其特色分為以下四種:

(1) DC濺射；

(2)射頻濺射；

(3)磁控濺射；

(4)反應(yīng)濺射。

增透膜磁控濺射法是在高真空中充入適量的氬氣，在陰極(柱狀靶或平面靶)和陽(yáng)極鍍膜室壁之間施加DC電壓，使鍍膜室產(chǎn)生磁控異常輝光，產(chǎn)生電，使氬氣電離。在電場(chǎng)的作用下，氬離子迅速轟擊靶，濺射出大量的靶原子，在襯底上沉積出中性的靶原子(或分子)，形成薄膜。氧化鉭和氮化硅薄膜通常通過(guò)磁控濺射來(lái)制備。