二氧化锡溶胶.doc

二氧化錫溶膠

在

太陽能電池

導電玻璃導電度安定性

改良上的應用

忠信科技 陳忠詰

報告大綱：
壹：影響太陽能電池導電玻璃導電度安定性的主要因素。
貳：二氧化錫溶膠在改良導電度安定性的應用。
參：改良導電度安定性的適用溶膠之必備條件。
壹：影響太陽能電池導電玻璃導電度安定性的主要因素：
影響太陽能電池導電玻璃導電度安定性的主要因素有三：
（一） 玻璃中的離子“外溢”，對透明金屬氧化物導電薄膜（TCO）形成“毒化”：
玻璃中存在納、鉀、鐵等金屬離子，若未作適當處理，即在玻璃上形成透明金屬氧化物導電薄膜（TCO，包括ITO、ATO、FTO或ZTO等），在貯存或使用過程，鈉、鉀、鈣、鐵等金屬離子會由玻璃擴散至TCO中，造成的影響有三：
（1） 鈉、鉀等金屬離子會捕捉TCO中的自由電子，使的導電率下降；
（2） 鈣、鐵等金屬離子會和TCO中的氧相結合，使得原TCO中的電子、電洞消失，電阻值激增而失去半導體的特性，無法發揮導電的作用；
（3） 鈣、鐵離子所產生的氧化鈣、氧化鐵，因體積大，會對原TCO結構產生擠壓作用，造成TCO層龜裂、破碎而崩潰。
（二） 電池的電解質對透明金屬氧化物導電薄膜（TCO）形成 “攻擊”：
由於TCO層存在次微米至奈米級微小孔洞，電池中的電解質會進入TCO中，將TCO溶解，造成TCO層龜裂、破碎而崩潰。
（三） 電場效應造成TCO中的二氧化錫被還原而失去TCO功能：
TCO（包括ITO、ATO、FTO或ZTO等）的主成份為二氧化錫，在應用在LCD時，TCO被當成陽極使用而相當安定。但在太陽能電池中，TCO被置於陰極當導出電子之用；若和TCO相聯的電容反應夠快時，TCO為導體，影響不大；但若電容反應速度不夠快時（包括：原始設計不良或老化），由光轉化產生的電子即會在TCO層累積，導致TCO中的二氧化錫被還原而失去TCO功能。

貳：二氧化錫溶膠在改良導電度安定性的應用：
二氧化錫溶膠在改良導電度安定性的應用有二：
（一） 在未作TCO之前，先在玻璃上鍍上一層二氧化錫溶膠，經熱處理後形成二氧化錫奈米級薄膜（厚度約10～20nm），除了可有效阻絕玻璃中的納、鉀、鐵等金屬離子擴散，提高 TCO玻璃的壽命；更可改善其後的TCO層對玻璃的附著力；
（二） 在完成TCO層的製作後，將完成的TCO玻璃涵浸在二氧化錫溶膠中，經洗淨、烘乾、熱處理後形成二氧化錫奈米級薄膜（厚度約100nm），除了可有效阻絕電解質對TCO層的攻擊，延長TCO玻璃的壽命；更因二氧化錫粒子（本身即為半導體）對TCO層微小孔洞的填充，使的TCO層的電阻值更低，提高導電玻璃的品質。此外，TCO中的二氧化錫（由蒸鍍或濺鍍產生）為α－form，易被電子還原；但二氧化錫溶膠鍍膜所形成的二氧化錫薄膜為β－form，安定性高而不易被電子還原，可克服電容遲滯所形成的問題，有效延長太陽能電池的壽命。

參：改良導電度安定性的適用溶膠之必備條件：
要能發揮改良太陽能電池所用導電玻璃導電度安定性，所使用的二氧化錫溶膠，必需具有幾項條件：
（一） 二氧化錫奈米粒子的粒徑要很小（≦20nm），才能有效填孔及形成緻密的隔絕層。
（二） 二氧化錫奈米粒子本身已是良好結晶態，才具有良好導電性。
（三） 二氧化錫奈米粒子為β－form，可有效克服電容遲滯所形成的問題，有效延長太陽能電池的壽命。。
（四） 不得有雜質或添加劑，才不會留下孔洞、孔隙及提高電阻值。