法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
2016-01-20
授权
授权
2014-05-21
实质审查的生效 IPC(主分类):B23K26/36 申请日:20131224
实质审查的生效
2014-04-23
公开
公开
技术领域
本发明属于微制造技术领域,具体涉及一种提高ITO导电薄膜表 面红外波段透光率的方法。
背景技术
目前,薄膜技术被应用到新型太阳能电池制造领域,成功解决了 晶体硅太阳能电池的高成本问题。由于薄膜太阳能电池中用于收集电 荷的ITO导电薄膜在红外波段透光率较低,用于薄膜太阳能电池发电 的光波主要来自可见光波段,红外波段光波只有小部分照射在可产生 光电效应的硅表面,电池的效率受到了限制,提高ITO导电薄膜红外 波段的透光率可改善这一缺点。近年来,各国对用于提高红外波段光 波吸收率的“黑硅”材料的研究越来越多,这进一步增加了提高ITO 导电薄膜在红外波段透光率的必要性。
皮秒激光以一定方式辐照在材料表面制作大面积微纳结构的方 法可以改善材料的光学性能,但是由于皮秒激光光束的能量呈高斯分 布,光斑中心能量要比光斑边缘的区域能量要大的多。对于ITO这样 的薄膜材料,造成在制作大面积微纳结构的时候,会出现微纳结构不 均匀的现象,甚至导致某些ITO导电薄膜在光斑中心的照射下彻底被 烧蚀掉,使ITO导电薄膜电阻大幅度增加,削弱其收集电荷的能力, 所以在ITO导电薄膜表面做出均匀的大面积微纳结构显得非常必要。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点,本发明的目的是提供一种提高 ITO导电薄膜表面红外波段透光率的方法,利用皮秒激光在离焦情况 下,在ITO导电薄膜表面制作大面积纳米波纹结构,既能有效增加薄 膜太阳能电池中感光材料表面红外光波的辐照量,又能保证ITO导电 薄膜电阻在每平方厘米40Ω以下,从而提升薄膜太阳能电池的发电 效率。
为了实现上述目的,本发明采取如下技术解决方案:
一种提高ITO导电薄膜表面红外波段透光率的方法,包括以下步 骤:
1)首先,调节皮秒激光器输出激光波长为1064nm,重频1KHz, 脉宽10ps,调节激光功率衰减片,使激光功率在22-25mw之间;
2)其次,在光路中选用焦距为150mm的聚焦透镜用于聚焦光束, 在聚焦透镜前加装小孔光阑,并调节小孔光阑通光孔大小,使沿着光 路方向离焦点2mm处光斑大小为40-45μm;
3)最后,利用调好的皮秒激光辐照可移动载物台上的ITO导电薄 膜,可移动载物台沿水平方向移动,速度为2-4mm/s,当激光光斑达 到ITO导电薄膜水平方向的边缘时,可移动载物台在竖直方向移动 30-40μm距离,然后继续在水平方向以2-4mm/s的速度移动,重复 这样的步骤,直至做出大面积纳米波纹结构为止,整个加工过程中皮 秒激光光束中心线必须与ITO导电薄膜表面保持垂直,而且ITO导电 薄膜表面与皮秒激光的焦点位置距离为2-3mm。
本发明的优点:通过小孔光阑放大皮秒激光辐照在ITO导电薄膜 上的光斑,极大的削弱了光斑能量分布不均的缺点,使在ITO导电薄 膜上得到的大面积纳米波纹结构分布均匀,没有出现完全烧蚀掉或者 没有纳米波纹结构的区域,表面电阻不超过40Ω,在提高其红外波 段透光率的同时,又对ITO导电薄膜收集电荷影响不大,整体上提高 太阳能电池的发电效率,改善薄膜太阳能电池性能。如果将来在红外 波段能大量吸收光辐射的“黑硅”材料应用于薄膜太阳能电池中,这 种在红外波段透光率较大ITO导电薄膜和“黑硅”材料配合使用,薄 膜太阳能电池的发电效率又能进一步提高。
附图说明
图1为实施例1和实施例2中皮秒激光加工光路示意图。
图2为实施例1和实施例2中ITO导电薄膜在加工光路中的放 置位置和放置方式示意图。
图3为实施例1和实施例2中激光光斑相对于ITO导电薄膜的 移动方向以及移动轨迹。
图4为实施例1中ITO导电薄膜经过皮秒激光辐照后所得的大面 积纳米波纹结构。
图5为实施例2中ITO导电薄膜经过皮秒激光辐照后所得的大面 积纳米波纹结构。
图6为实施例1和实施例2中大面积纳米波纹结构对ITO导电薄 膜红外波段透光率改善程度示意图,其中扫描速度2mm/s所代表的曲 线为实施例1所得结果,扫描速度4mm/s所代表的曲线为实施例2所 得结果。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做详细描述。
实施例1
一种提高ITO导电薄膜表面红外波段透光率的方法,包括以下步 骤:
1)首先,调节皮秒激光器输出激光波长为1064nm,重频1KHz, 脉宽10ps,调节激光功率衰减片,使激光功率稳定在25mw,如图1 所示;
2)其次,在光路中选用焦距为150mm的聚焦透镜用于聚焦光束, 在聚焦透镜前加装小孔光阑,并调节小孔光阑通光孔大小,使沿着光 路方向离焦点2mm处光斑大小为40μm,如图1所示;
3)最后,利用调好的皮秒激光辐照可移动载物台上的ITO导电薄 膜,可移动载物台沿水平方向移动,速度为2mm/s,当激光光斑达到 ITO导电薄膜水平方向的边缘时,可移动载物台在竖直方向移动30μ m距离,然后继续在水平方向以2mm/s的速度移动,重复这样的步 骤,直至做出大面积周期性波纹结构为止,加工过程中激光的光斑在 ITO导电玻璃上的移动方向和移动轨迹如图3所示,整个加工过程中 皮秒激光光束中心线必须与ITO导电薄膜表面保持垂直,而且ITO导 电薄膜表面与皮秒激光的焦点位置距离为2mm,如图2所示,在ITO 导电薄膜表面做出的大面积纳米波纹结构如图4所示。
实施例2
一种提高ITO导电薄膜表面红外波段透光率的方法,包括以下步 骤:
1)首先,调节皮秒激光器输出激光波长为1064nm,重频1KHz, 脉宽10ps,调节激光功率衰减片,使激光功率稳定在22mw,如图1 所示;
2)其次,在光路中选用焦距为150mm的聚焦透镜用于聚焦光束, 在聚焦透镜前加装小孔光阑,并调节小孔光阑通光孔大小,使沿着光 路方向离焦点2mm处光斑大小为45μm,如图1所示;
3)最后,利用调好的皮秒激光辐照可移动载物台上的ITO导电薄 膜,可移动载物台沿水平方向移动,速度为4mm/s,当激光光斑达到 ITO导电薄膜水平方向的边缘时,可移动载物台在竖直方向移动40μ m距离,然后继续在水平方向以4mm/s的速度移动,重复这样的步 骤,直至做出大面积纳米波纹结构为止,加工过程中激光的光斑在ITO 导电玻璃上的移动方向和移动轨迹如图3所示,整个加工过程中皮秒 激光光束中心线必须与ITO导电薄膜表面保持垂直,而且ITO导电薄 膜表面与皮秒激光的焦点位置距离为3mm,如图2所示。在ITO导电 薄膜表面做出的大面积纳米波纹结构如图5所示。
图6为实施例1和实施例2中大面积纳米波纹结构对ITO导电薄 膜红外波段透光率改善程度示意图,其中扫描速度2mm/s所代表的曲 线为实施例1所得结果,扫描速度4mm/s所代表的曲线为实施例2所 得结果,从图6可以看出,皮秒激光以2mm/s和4mm/s的扫描速度在 ITO导电薄膜表面做出的大面积纳米波纹结构对ITO导电薄膜红外波 段的光透过率有明显的改善。
机译: 生产具有提高的硬度和透光率的导电的透明无机物体的方法
机译: 能够在不降低透明度的情况下提高导电性的导电聚合物,一种包含导电聚合物的电子设备的制造方法
机译: 一种提高谷物血管肉蛾实验室培养能力的方法(SITOTROGA CEREALELLA OLIV。)