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TCO玻璃是一种导电玻璃,主要应用在透明导电电极以及高温电子器件等领域,比如太阳能电池、液晶显示器、光探测器、窗口涂层等。它的全称为透明导电氧化物镀膜玻璃,是在平板玻璃表面通过物理或者化学镀膜的方式均匀镀上一层透明的导电氧化物薄膜,薄膜主要是包括铟(In)、锡(Sn)、锌(Zn)和镉(Cd)的氧化物及其复合多元氧化物的薄膜材料。通常根据不同的薄膜材料将TCO玻璃进行分类,比如,氧化铟锡(ITO)、掺铝氧化锌(AZO)、氧化锌(ZnO)和掺氟氧化物。

图1.利用超声喷雾热解法制备TCO玻璃图层
在光伏电池应用领域,对TCO玻璃的性能要求主要体现在光谱透过率、导电性能和雾度几个方面。其中导电性能的重要性无需多说,TCO玻璃需要保证一个比较高的光谱透过率是为了能够充分地吸收利用太阳光,而一定的雾度是为了增加薄膜电池半导体层吸收光的能力,这指的是对透射光的散射能力。和普通玻璃要求更加光滑的表面不同,比如在光伏行业会要求TCO玻璃表面100-500nm粒径的颗粒来达到所要求的雾度水平。
超声喷雾热解法是一种利用超声喷雾热解技术制备透明导电氧化物(TCO)纳米薄膜的方法。在超声喷雾热解过程中,前驱体溶液被超声波喷头均匀雾化成微米级液体颗粒,之后沉积到被加热的基材上。比如将铝锌氧化物的前驱体溶液喷涂到大约300-500摄氏度的基底上。溶剂在涂覆过程中蒸发,溶质接触到高温基材后会迅速发生热裂解反应并在基材表面生长出ZnO晶体薄膜,基材衬底的温度通常对于薄膜的形貌起着至关重要的作用。
超声喷雾热解法是一种替代真空沉积和溅射的更加经济高效的镀膜方法。超声波喷头雾化产生的液滴尺寸高度均匀且粒径可控,在沉积过程中,所有液滴将以相同的方式同时反应,在研发或大批量生产中提供了更为高效的TCO生产过程。超声喷雾热解法沉积TCO透明导电氧化物纳米薄膜是一种具有广泛应用前景的纳米薄膜制备技术。