CN101510577B - 一种以聚对苯二甲酸乙二酯塑料为衬底非晶硅薄膜太阳电池的制备方法 - Google Patents

一种以聚对苯二甲酸乙二酯塑料为衬底非晶硅薄膜太阳电池的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种在聚对苯二甲酸乙二酯塑料(PET)廉价塑料衬底上低温沉积柔性非晶硅薄膜太阳电池的技术，方法是：首先采用等离子体辉光对PET塑料薄膜进行预处理，以实现硅基薄膜电池所需求的衬底表面形貌；采用高压高氢稀释相结合的方式，在125℃温度下优化非晶硅薄膜材料及电池的性能；在PET塑料衬底上获得了转换效率达到5.4％的柔性非晶硅太阳电池。本发明的优点是：采用廉价的聚对苯二甲酸乙二酯塑料代替昂贵的聚酰亚胺作塑料衬底，成本低廉，性能完全达到使用要求；非晶硅电池部分p、i、n三层均采用低温的制备工艺，沉积温度不超过125℃，在制备过程中能耗大大减少，使得太阳电池的制造成本大大降低。

Description

一种以聚对苯二甲酸乙二酯塑料为衬底非晶硅薄膜太阳电池的制备方法
【技术领域】
本发明涉及非晶硅薄膜太阳电池的制备技术，特别是一种以聚对苯二甲酸乙二酯塑料为衬底的柔性非晶硅薄膜太阳电池的制备方法。
【背景技术】
目前塑料衬底柔性硅基薄膜太阳电池，大多采用高品质聚酰亚胺塑料薄膜作为衬底，在沉积温度高达200℃的条件下制备太阳电池。该太阳电池的制备能耗较高，此外高品质聚酰亚胺塑料薄膜价格昂贵，故电池的成本较高。聚对苯二甲酸乙二酯塑料薄膜是一种工业上已普遍应用、廉价易得的包装材料，具有重量轻、机械性能好、透过率高、弯曲性好的优点，具备作为太阳电池衬底的条件。然而，由于聚对苯二甲酸乙二酯塑料薄膜的廉价性，其表面形貌通常不适合太阳电池的制备；另外，聚对苯二甲酸乙二酯塑料的使用温度通常在125℃以下，远远低于常规的硅基薄膜电池制备时所需要的200℃的沉积温度。因此，作为电池衬底的聚对苯二甲酸乙二酯塑料，需要解决其表面形貌较差和耐温性差的问题。
【发明内容】
本发明的目的是针对上述存在问题，提供一种以聚对苯二甲酸乙二酯塑料为衬底非晶硅薄膜太阳电池的制备方法。
本发明的技术方案：
一种以聚对苯二甲酸乙二酯塑料为衬底非晶硅薄膜太阳电池的制备方法，步骤如下：
1)将聚对苯二甲酸乙二酯塑料进行改性预处理，即将表面平整、无明显划痕、可见光透过率为80％～90％的聚对苯二甲酸乙二酯塑料薄膜，在等离子化学气相沉积设备的腔室内，利用低温氩气等离子体对聚合物的表面形貌进行改性预处理，衬底温度：125度，辉光功率：40W～100W，反应气压：40Pa～80Pa，处理时间：10～30分钟。
2)在改性预处理后的聚对苯二甲酸乙二酯塑料衬底上，采用电子束反应热蒸发或溅射的方式制备厚度为80nm～800nm的透明导电膜，沉积温度不大于140℃；
3)在沉积有透明导电膜的聚对苯二甲酸乙二酯塑料衬底上，采用射频-等离子化学气相沉积法，制备pin型非晶硅太阳电池，工艺参数为：反应压力3Torr～5Torr、沉积温度不大于125℃、氢稀释率2％～4％，辉光激发频率为13.56MHz；
4)采用常规蒸镀的方式制备太阳电池的铝电极。
本发明的优点是，采用廉价的聚对苯二甲酸乙二酯塑料代替昂贵的聚酰亚胺作塑料衬底，成本低廉，性能完全达到使用要求。非晶硅电池部分p、i、n三层均采用低温的制备工艺，沉积温度不超过125℃，和传统的沉积温度高达200℃相比，在制备过程中能耗大大减少，使得太阳电池的制造成本进一步降低。
【附图说明】
图1是本方法制备的以聚对苯二甲酸乙二酯塑料为衬底非晶硅薄膜太阳电池的结构示意图。
图中：1.聚对苯二甲酸乙二酯塑料衬底  2.透明导电膜3.非晶硅电池p层  4.非晶硅电池i层  5.非晶硅电池n层  6.铝电极
【具体实施方式】
实施例：
一种以聚对苯二甲酸乙二酯塑料为衬底非晶硅薄膜太阳电池的制备方法，首先利用氩等离子体对PET衬底表面形貌进行改性预处理，衬底温度125度、功率50W、反应气压60Pa、氩气流量10sccm、电极间距2.5cm、处理时间20分钟；在处理后的PET塑料衬底上，采用电子束蒸发ITO透明导电膜，膜厚500nm；采用硅烷作为反应源气体，通过射频-等离子化学气相沉积法方法，沉积pin单结非晶硅薄膜太阳电池；辉光激发频率为13.56MHz，衬底温度125℃，反应压力3Torr～5Torr，氢稀释率3％；然后蒸镀铝背电极。该柔性太阳电池的转换效率达到5.4％(Voc＝0.9V，FF＝0.55，Jsc＝9.74mA/cm2)。

Claims (1)

1.一种以聚对苯二甲酸乙二酯塑料为衬底非晶硅薄膜太阳电池的制备方法，其特征在于步骤如下：
1)将聚对苯二甲酸乙二酯塑料进行改性预处理，即将表面平整、无明显划痕、可见光透过率为80％～90％的聚对苯二甲酸乙二酯塑料薄膜，在等离子化学气相沉积设备的腔室内，利用低温氩气等离子体对聚合物的表面形貌进行改性预处理，衬底温度：125度，辉光功率：40W～100W，反应气压：40Pa～80Pa，处理时间：10～30分钟；
2)在改性预处理后的聚对苯二甲酸乙二酯塑料衬底上，采用电子束反应热蒸发或溅射的方式制备厚度为80nm～800nm的透明导电膜，沉积温度不大于140℃；
3)在沉积有透明导电膜的聚对苯二甲酸乙二酯塑料衬底上，采用射频-等离子化学气相沉积法，制备pin型非晶硅太阳电池，工艺参数为：反应压力3Torr～5Torr、沉积温度不大于125℃、氢稀释率2％～4％，辉光激发频率为13.56MHz；
4)采用常规蒸镀的方式制备太阳电池的铝电极。
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