一種基于Au誘導的ITO薄膜上制備周期結構的方法
【專利摘要】一種基于Au誘導的ITO薄膜上制備周期結構的方法，先在玻璃基底上濺射ITO導電薄膜，在ITO導電薄膜表面濺射Au膜，再將玻璃基底固定在三坐標工作臺上，三坐標工作臺和加工光路系統配合，調節皮秒激光器的輸出激光參數，輻照Au膜和ITO薄膜，設定三坐標工作臺垂直向運動速度，到達設定位置后，水平向移動，之后于垂直向反方向運動，如此反復，加工路徑為一條條首尾相接的線段，從而制作出均勻的大面積周期波紋結構，本發明制作的結構提升了薄膜太陽能電池的發電效率。
【專利說明】
一種基于Au誘導的ITO薄膜上制備周期結構的方法
技術領域
[0001]本發明屬于微制造技術領域，具體涉及一種基于Au誘導的ITO薄膜上制備周期結構的方法。
【背景技術】
[0002]近年來，ITO薄膜技術被應用到新型太陽能電池制造領域，成為太陽能電池技術發展的一個主要方向。而在ITO表面制作大面積的周期結構，可以改變薄膜的透光率，從而提升太陽能電池的發電效率。皮秒激光作為超快加工方法，輻照在薄膜材料表層可以制造出大面積的均勻周期性結構，從而改變薄膜性能，但是由于ITO薄膜材料透光性強，需較大功率的激光作用，而皮秒激光光束的能量呈高斯分布，薄膜中間部分極易被燒蝕，出現納米波紋遭到破壞，產生缺陷，從而降低ITO薄膜導電性，影響太陽能電池發電。

【發明內容】

[0003]為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的是提供一種基于Au誘導的ITO薄膜上制備周期結構的方法，在ITO上生成均勻完整的表面周期結構，從而提升薄膜太陽能電池的發電效率。
[0004]為了實現上述目的，本發明采取的技術方案為:
[0005]—種基于Au誘導的ITO薄膜上制備周期結構的方法，包括以下步驟:
[0006]I)先在玻璃基底I上濺射一層240nm厚的ITO導電薄膜2，然后在ITO導電薄膜2表面派射一層均勾的20nm厚的Au膜3 ；
[0007]2)將濺射有Au膜3和ITO導電薄膜2的玻璃基底I固定在三坐標工作臺4上，三坐標工作臺4和加工光路系統配合，加工光路系統包括皮秒激光器6，皮秒激光器6輸出的激光經反射鏡7反射后，再依次經過快門8、小孔光闌9、聚焦透鏡10后能夠垂直照射在Au膜3上，皮秒激光器6、快門8和三坐標工作臺4通過與計算機5相連接進行控制；
[0008]3)先調節皮秒激光器6的輸出激光波長為532nm，重頻IKHz，脈寬1ps，再使激光功率在l-3mw之間，通過小孔光闌9調節通光孔，快門8控制加工過程的進行，再通過焦距為200mm的聚焦透鏡10使光束聚焦；
[0009 ] 4)利用調節好的皮秒激光輻照玻璃基底I上的Au膜3和ITO薄膜2，設定三坐標工作臺4垂直向運動速度為0.05-3mm/s，到達設定位置后，水平向移動50μηι，之后于垂直向反方向運動，如此反復，加工路徑為一條條首尾相接的線段，從而制作出均勻的大面積周期波紋結構。
[0010]本發明的有益效果為:激光首先照射到Au膜3上，降低了材料對光的透過率，同時吸收多余的能量;Au膜3首先被燒蝕去除，且表面粗糙度均勻的Au膜3可以誘導形成均勻的初始納米波紋，從而保證在較小的能量下在ITO導電薄膜上生成均勻完整的表面周期結構，提升了薄膜太陽能電池的發電效率。
【附圖說明】
[0011]圖1為實施例中Au膜3、IT0導電薄膜2、玻璃基底I分布及加工相對位置示意圖。
[0012]圖2為實施例中的加工光路系統示意圖。
[0013]圖3為實施例1中沿豎直方向激光照射材料后ITO導電薄膜2上形成納米波紋結構，Au膜3被完全燒蝕去除。
[0014]圖4為實施例1中激光照射Au膜3被完全燒蝕去除后，ITO導電薄膜2上形成均勻的大面積波紋結構。
[0015]圖5為實施例2中激光照射Au膜3被完全燒蝕去除后，ITO導電薄膜2上形成均勻的大面積波紋結構。
[0016]圖6為實施例3中激光照射Au膜3被完全燒蝕去除后，ITO導電薄膜2上形成均勻的大面積波紋結構。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖和實施例對本發明做詳細描述。
[0018]實施例1
[0019]一種基于Au誘導的ITO薄膜上制備周期結構的方法，包括以下步驟:
[0020]I)先在玻璃基底I上濺射一層240nm厚的ITO導電薄膜2，然后在ITO導電薄膜2表面濺射一層均勻的20nm厚的Au膜3，如圖1所示；
[0021]2)將濺射有Au膜3和ITO導電薄膜2的玻璃基底I固定在三坐標工作臺4上，三坐標工作臺4和加工光路系統配合，加工光路系統包括皮秒激光器6，皮秒激光器6輸出的激光經反射鏡7反射后，再依次經過快門8、小孔光闌9、聚焦透鏡10后能夠垂直照射在Au膜3上，皮秒激光器6、快門8和三坐標工作臺4通過與計算機5相連接進行控制；
[0022]3)先調節皮秒激光器6的輸出激光波長為532nm，重頻IKHz，脈寬1ps，再使激光功率為1.5mw，通過小孔光闌9調節通光孔，快門8控制加工過程的進行，再通過焦距為200mm的聚焦透鏡1使光束聚焦，如圖2所示；
[0023 ] 4)利用調節好的皮秒激光輻照玻璃基底I上的Au膜3和ITO薄膜2，設定三坐標工作臺4垂直向運動速度為lmm/s，到達設定位置后，水平向移動50μηι，之后于垂直向反方向運動，如此反復，加工路徑為一條條首尾相接的線段，從而制作出均勻的大面積周期波紋結構。
[0024]如圖3和圖4所示，圖3為本實施例中沿垂直方向激光照射材料后ITO導電薄膜2上形成周期性納米波紋結構，Au膜3被完全燒蝕去除；圖4為實施例中激光照射Au膜3被完全燒蝕去除后，ITO導電薄膜2上形成均勻的大面積波紋結構。
[0025]實施例2
[0026]一種基于Au誘導的ITO薄膜上制備周期結構的方法，包括以下步驟:
[0027]I)先在玻璃基底I上濺射一層240nm厚的ITO導電薄膜2，然后在ITO導電薄膜2表面濺射一層均勻的20nm厚的Au膜3，如圖1所示；
[0028]2)將濺射有Au膜3和ITO導電薄膜2的玻璃基底I固定在三坐標工作臺4上，三坐標工作臺4和加工光路系統配合，加工光路系統包括皮秒激光器6，皮秒激光器6輸出的激光經反射鏡7反射后，再依次經過快門8、小孔光闌9、聚焦透鏡10后能夠垂直照射在Au膜3上，皮秒激光器6、快門8和三坐標工作臺4通過與計算機5相連接進行控制；
[0029]3)先調節皮秒激光器6的輸出激光波長為532nm，重頻IKHz，脈寬1ps，再使激光功率為lmw，通過小孔光闌9調節通光孔，快門8控制加工過程的進行，再通過焦距為200mm的聚焦透鏡1使光束聚焦，如圖2所示；
[0030]4)利用調節好的皮秒激光輻照玻璃基底I上的Au膜3和ITO薄膜2，設定三坐標工作臺4垂直向運動速度為0.05mm/s，到達設定位置后，水平向移動50μηι，之后于垂直向反方向運動，如此反復，加工路徑為一條條首尾相接的線段，從而制作出均勻的大面積周期波紋結構。
[0031]如圖5所示，圖5為實施例2中激光照射Au膜3被完全燒蝕去除后，ITO導電薄膜2上形成均勻的大面積波紋結構。
[0032]實施例3
[0033]一種基于Au誘導的ITO薄膜上制備周期結構的方法，包括以下步驟:
[0034]I)先在玻璃基底I上濺射一層240nm厚的ITO導電薄膜2，然后在ITO導電薄膜2表面濺射一層均勻的20nm厚的Au膜3，如圖1所示；
[0035]2)將濺射有Au膜3和ITO導電薄膜2的玻璃基底I固定在三坐標工作臺4上，三坐標工作臺4和加工光路系統配合，加工光路系統包括皮秒激光器6，皮秒激光器6輸出的激光經反射鏡7反射后，再依次經過快門8、小孔光闌9、聚焦透鏡10后能夠垂直照射在Au膜3上，皮秒激光器6、快門8和三坐標工作臺4通過與計算機5相連接進行控制；
[0036]3)先調節皮秒激光器6的輸出激光波長為532nm，重頻IKHz，脈寬1ps，再使激光功率為3mw，通過小孔光闌9調節通光孔，快門8控制加工過程的進行，再通過焦距為200mm的聚焦透鏡1使光束聚焦，如圖2所示；
[0037]4)利用調節好的皮秒激光輻照玻璃基底I上的Au膜3和ITO薄膜2，設定三坐標工作臺4垂直向運動速度為3mm/s，到達設定位置后，水平向移動50μηι，之后于垂直向反方向運動，如此反復，加工路徑為一條條首尾相接的線段，從而制作出均勻的大面積周期波紋結構。
[0038]如圖6所示，圖6為實施例3中激光照射Au膜3被完全燒蝕去除后，ITO導電薄膜2上形成均勻的大面積波紋結構。
【主權項】
1.一種基于Au誘導的ITO薄膜上制備周期結構的方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)先在玻璃基底(I)上濺射一層240nm厚的ITO導電薄膜(2)，然后在ITO導電薄膜(2)表面派射一層均勾的20nm厚的Au膜(3)； 2)將濺射有Au膜(3)和ITO導電薄膜(2)的玻璃基底(I)固定在三坐標工作臺(4)上，三坐標工作臺(4)和加工光路系統配合，加工光路系統包括皮秒激光器(6)，皮秒激光器(6)輸出的激光經反射鏡(7)反射后，再依次經過快門(8)、小孔光闌(9)、聚焦透鏡(10)后能夠垂直照射在Au膜(3)上，皮秒激光器(6)、快門(8)和三坐標工作臺(4)通過與計算機(5)相連接進行控制； 3)先調節皮秒激光器(6)的輸出激光波長為532nm，重頻IKHz，脈寬1ps，再使激光功率在l-3mw之間，通過小孔光闌(9)調節通光孔，快門(8)控制加工過程的進行，再通過焦距為200mm的聚焦透鏡(10)使光束聚焦； 4)利用調節好的皮秒激光輻照玻璃基底(I)上的Au膜(3)和ITO薄膜(2)，設定三坐標工作臺(4)垂直向運動速度為0.05-3mm/s，到達設定位置后，水平向移動50μηι，之后于垂直向反方向運動，如此反復，加工路徑為一條條首尾相接的線段，從而制作出均勻的大面積周期波紋結構。2.根據權利要求1一種基于Au誘導的ITO薄膜上制備周期結構的方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)先在玻璃基底(I)上濺射一層240nm厚的ITO導電薄膜(2)，然后在ITO導電薄膜(2)表面派射一層均勾的20nm厚的Au膜(3)； 2)將濺射有Au膜(3)和ITO導電薄膜(2)的玻璃基底(I)固定在三坐標工作臺(4)上，三坐標工作臺(4)和加工光路系統配合，加工光路系統包括皮秒激光器(6)，皮秒激光器(6)輸出的激光經反射鏡(7)反射后，再依次經過快門(8)、小孔光闌(9)、聚焦透鏡(10)后能夠垂直照射在Au膜(3)上，皮秒激光器(6)、快門(8)和三坐標工作臺(4)通過與計算機(5)相連接進行控制； 3)先調節皮秒激光器(6)的輸出激光波長為532nm，重頻IKHz，脈寬1ps，再使激光功率為1.5mw，通過小孔光闌(9)調節通光孔，快門(8)控制加工過程的進行，再通過焦距為200mm的聚焦透鏡(10)使光束聚焦； 4)利用調節好的皮秒激光輻照玻璃基底(I)上的Au膜(3)和ITO薄膜(2)，設定三坐標工作臺(4)垂直向運動速度為lmm/s，到達設定位置后，水平向移動50μηι，之后于垂直向反方向運動，如此反復，加工路徑為一條條首尾相接的線段，從而制作出均勻的大面積周期波紋結構。3.根據權利要求1一種基于Au誘導的ITO薄膜上制備周期結構的方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)先在玻璃基底(I)上濺射一層240nm厚的ITO導電薄膜(2)，然后在ITO導電薄膜(2)表面派射一層均勾的20nm厚的Au膜(3)； 2)將濺射有Au膜(3)和ITO導電薄膜(2)的玻璃基底(I)固定在三坐標工作臺(4)上，三坐標工作臺(4)和加工光路系統配合，加工光路系統包括皮秒激光器(6)，皮秒激光器(6)輸出的激光經反射鏡(7)反射后，再依次經過快門(8)、小孔光闌(9)、聚焦透鏡(10)后能夠垂直照射在Au膜(3)上，皮秒激光器(6)、快門(8)和三坐標工作臺(4)通過與計算機(5)相連接進行控制； 3)先調節皮秒激光器(6)的輸出激光波長為532nm，重頻IKHz，脈寬1ps，再使激光功率為lmw，通過小孔光闌(9)調節通光孔，快門(8)控制加工過程的進行，再通過焦距為200mm的聚焦透鏡(10)使光束聚焦； 4)利用調節好的皮秒激光輻照玻璃基底(I)上的Au膜(3)和ITO薄膜(2)，設定三坐標工作臺(4)垂直向運動速度為0.05mm/s，到達設定位置后，水平向移動50μηι，之后于垂直向反方向運動，如此反復，加工路徑為一條條首尾相接的線段，從而制作出均勻的大面積周期波紋結構。4.根據權利要求1 一種基于Au誘導的ITO薄膜上制備周期結構的方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)先在玻璃基底(I)上濺射一層240nm厚的ITO導電薄膜(2)，然后在ITO導電薄膜(2)表面派射一層均勾的20nm厚的Au膜(3)； 2)將濺射有Au膜(3)和ITO導電薄膜(2)的玻璃基底(I)固定在三坐標工作臺(4)上，三坐標工作臺(4)和加工光路系統配合，加工光路系統包括皮秒激光器(6)，皮秒激光器(6)輸出的激光經反射鏡(7)反射后，再依次經過快門(8)、小孔光闌(9)、聚焦透鏡(10)后能夠垂直照射在Au膜(3)上，皮秒激光器(6)、快門(8)和三坐標工作臺(4)通過與計算機(5)相連接進行控制； 3)先調節皮秒激光器(6)的輸出激光波長為532nm，重頻IKHz，脈寬1ps，再使激光功率為3mw，通過小孔光闌(9)調節通光孔，快門(8)控制加工過程的進行，再通過焦距為200mm的聚焦透鏡(10)使光束聚焦； 4)利用調節好的皮秒激光輻照玻璃基底(I)上的Au膜(3)和ITO薄膜(2)，設定三坐標工作臺(4)垂直向運動速度為3mm/s，到達設定位置后，水平向移動50μηι，之后于垂直向反方向運動，如此反復，加工路徑為一條條首尾相接的線段，從而制作出均勻的大面積周期波紋結構。
【文檔編號】B23K26/36GK105855710SQ201610312233
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月11日
【發明人】王文君, 楊慧著, 姜歌東, 梅雪松, 潘愛飛, 趙萬芹, 翟兆陽, 孫學峰
【申請人】西安交通大學