增透膜的制备方法

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一种增透膜的制备方法

溶胶-凝胶法是以化学活性高的化合物为前驱体，将这些原料在液相中混合均匀，进行水解和缩合化学反应，在溶液中形成稳定透明的溶胶体系，通过提拉、镀膜等工艺过程在基底上获得增透膜。溶胶-凝胶法是实验室合成增透膜最常用的方法。溶胶-凝胶法制备的薄膜具有合成温度低、操作简单、反应易于控制、材料非常均匀的特色。在溶胶制备、成型、老化、干燥、脱水和致密化过程当中，通过控制和调节溶剂用量、老化时间、保温时间和温度，可以合成均匀致密的薄膜。

刘永生等人以正硅酸乙酯(TEOS)和乙醇为原料，氨水和盐酸为催化剂，采用溶胶-凝胶法制备了低折射率的双层纳米增透膜。通过对比镀膜前后基板的透光率，发现可见光波段的透光率可提高6%左右，增透膜镀膜后的反射率明显低于镀膜前。对于单晶硅电池，转换效率可提高1.2%；对于非晶硅电池，转换效率可以提高0.5%。他们还用原子力显微镜(AFM)观察了薄膜的表层形貌，发现表层溶胶-凝胶法是以化学活性成分高的化合物为前驱体，在液相中均匀混合这些原料，进行水解和缩合化学反应，在溶液中形成稳定透明的溶胶体系，通过提拉和镀膜工艺在基底上获得增透膜。溶胶-凝胶法是实验室合成增透膜最常用的方法。溶胶-凝胶法制备的薄膜具有合成温度低、操作简单、反应易于控制、材料非常均匀的特色。在溶胶制备、成型、老化、干燥、脱水和致密化过程当中，通过控制和调节溶剂用量、老化时间、保温时间和温度，可以合成均匀致密的薄膜。

刘永生等人以正硅酸乙酯(TEOS)和乙醇为原料，氨水和盐酸为催化剂，采用溶胶-凝胶法制备了低折射率的双层纳米增透膜。通过对比镀膜前后基板的透光率，发现可见光波段的透光率可以提高6%左右，增透膜镀膜后的反射率明显低于镀膜前。对于单晶硅电池，转换效率可提高1.2%；对于非晶硅电池，转换效率可以提高0.5%。他们还用原子力显微镜观察了薄膜的表层形貌，发现表层均匀平坦。熊华山等人采用溶胶-凝胶法制备了二氧化硅增透膜，研究了水解条件和溶胶老化时间对膜性能的影响。结果表明，氨水的使用可以缩短溶胶的老化时间，达到最佳的涂膜效果，随着老化时间的延长，薄膜的透光率先增大后减小，峰值透光率约为98%(图7，R为氨水的量)。此外，他们还研究了溶胶折射率与老化时间的关系。折射率作为一种材料性质，与溶胶状态有一定的对应关系。测试结果表明，随着老化时间的延长，折光率先下降，然后以氨水形式的R增加物质的量。当折射率最小时，薄膜的折射率最小，镀膜后薄膜的抗反射效果最好。折射率可以决定溶胶的最佳涂覆时间。

增透膜化学气相沉积法

增透膜化学气相沉积(CVD)是将含有薄膜元素的气体提供给衬底，利用加热、等离子体、紫外光等能源，通过化学反应在衬底上沉积薄膜，从而制备出SiN、ZnS、SiO2、SiC等太阳能电池用抗反射膜。

增透膜化学气相沉积法有许多优点:成膜方向性小，微观均匀性好；薄膜纯度高，残余应力小，延展性强；胶片受辐射损伤较小。

增透膜化学气相沉积的主要缺点是需要在高温下反应，衬底温度高，沉积速率低，一般每小时只有几微米到几百微米，使用的设备复杂，衬底难以局部沉积，反应源和反应后的残余气体具有一定的毒性。化学气相沉积通常按反应类型或压缩力分类，常用的有以下几种:低压化学气相沉积(lpcvd)、常压化学气相沉积(APCVD)、负压化学气相沉积(SACVD)、超高真空化学气相沉积(UHCVD)、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、高密度等离子体化学气相沉积(HDPCVD)和快速热化学气相沉积(RTCVD)

等离子体增强化学气相沉积(PECVD)是各种材料工业沉积中最广泛使用的方法。[1]

增透膜溅射法

增透膜溅射方法根据其特色分为以下四种:

(1) DC溅射；

(2)射频溅射；

(3)磁控溅射；

(4)反应溅射。

增透膜磁控溅射法是在高真空中充入适量的氩气，在阴极(柱状靶或平面靶)和阳极镀膜室壁之间施加DC电压，使镀膜室产生磁控异常辉光，产生电，使氩气电离。在电场的作用下，氩离子迅速轰击靶，溅射出大量的靶原子，在衬底上沉积出中性的靶原子(或分子)，形成薄膜。氧化钽和氮化硅薄膜通常通过磁控溅射来制备。