CN105140339B - 金刚石保护层结构的柔性衬底薄膜太阳能电池及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及金刚石保护层结构的柔性衬底的薄膜太阳能电池制备方法，聚酰亚胺柔性衬底上依沉积金刚石绝缘保护薄膜、ITO透明导电薄膜、P型InxGa1‑xN量子阱本征晶体薄膜、I型InxGa1‑xN量子阱本征晶体薄膜、N型InxGa1‑xN量子阱本征晶体薄膜、ITO透明导电薄膜以及金属Ag电极，此柔性太阳能电池最大的特点是重量轻、携带方便、不易粉碎，其重量比功率和体积比功率较其它种类的电池高几个数量级。具有很好的柔性，改变了I层材料和结构，引入具有带隙可调的InxGa1‑xN量子阱本征晶体薄膜作为I层，InxGa1‑xN材料具有稳定好，耐腐蚀且具有隧穿势垒以及低的光损系数，提高了电池的转化效率。采用金刚石作为保护绝缘层，抗腐蚀性进一步增强了，大大延长了薄膜太阳能电池的使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于一种柔性太阳能电池制造技术领域，特别涉及一种金刚石保护层结构的柔性衬底的薄膜太阳能电池制备方法。
背景技术
柔性衬底薄膜太阳能电池时指在柔性材料即聚酰亚胺(PI)或柔性不锈钢的制作的薄膜太阳能电池，由于其携带轻便、重量轻以及不易粉碎的优势，且其独特的使用特性，从而具有广阔的市场竞争力。目前已经商业化应用的薄膜太阳能电池以基于玻璃衬底的非晶硅薄膜为主，其制作方法是：使用硅烷(SiH4)，同时掺杂硼烷(B2H6)和磷烷(PH3)等气体，在廉价的玻璃衬底上低温制备而成，形成光伏PIN单结或者多结薄膜太阳能电池结构。
目前，技术相对成熟的薄膜太阳能电池大多都是硅基材料，其PIN中的I层一般都是非晶或者微晶硅(Si)薄膜。非晶或者微晶硅(Si)薄膜又称无定型硅，就其微观结构来看，是短程有序但是长程无序的不规则网状结构，包含大量的悬挂键和空位等缺陷。其次由于非晶或者微晶硅(Si)薄膜带隙宽度在1.7eV左右，对太阳能辐射光谱的长波很不敏感，使其光电转化效率较低，而且还存在明显的光致衰退效应，使其太阳能电池的光致性能稳定性较差。使薄膜太阳能电池的市场竞争力较差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种采用带隙可调的InxGa1-xN量子阱本征晶体薄膜作为PIN层，其带隙宽度可以调整到太阳能电池最敏感的区域，而且由于InxGa1-xN是晶体结构，所以没有明显的光致衰退效应。不但提高了太阳能电池的光电转化效率，而且提高了太阳能电池的光致性能的稳定性的金刚石保护层结构的柔性衬底薄膜太阳能电池及制备方法。
本发明是这样实现的，
一种金刚石保护层结构的柔性衬底薄膜太阳能电池制备方法，在聚酰亚胺柔性衬底上依沉积金刚石绝缘保护薄膜、ITO透明导电薄膜、P型InxGa1-xN量子阱本征晶体薄膜、I型InxGa1-xN量子阱本征晶体薄膜、N型InxGa1-xN量子阱本征晶体薄膜、ITO透明导电薄膜以及金属Ag电极，其中InxGa1-xN中x的取值为0～1。
进一步地，在聚酰亚胺柔性衬底上依沉积金刚石绝缘保护薄膜，将聚酰亚胺柔性衬底先用离子水超声波清洗5分钟后，用氮气吹干送入磁控溅射反应室，在8.0×10-4Pa真空的条件下，沉积制备金刚石保护薄膜，其工艺参数条件是：氢气与甲烷作为混合气体反应源，其氢气与甲烷流量比10:1，衬底温度为100℃～500℃，沉积时间为30分钟至50分钟。
进一步地，采用磁控溅射在聚酰亚胺柔性衬底/金刚石绝缘保护薄膜上制备ITO基透明导电薄膜；其工艺参数条件是：氧气作为气体反应源，其氧气流量为10～20sccm，反应溅射铟金属靶材的纯度为99.99％，聚酰亚胺柔性衬底/金刚石绝缘保护薄膜结构衬底温度为50℃～150℃，沉积时间为3～10分钟。
进一步地，采用电子回旋共振等离子增强有机物化学气相沉积系统中制备带隙可调的PIN层InxGa1-xN量子阱晶体薄膜；其工艺参数条件是：
向反应室中通入H2稀释的三甲基镓和三甲基铟，氮气流量为50～150sccm，三甲基镓流量为1.0sccm、三甲基铟的流量1～1.5sccm，沉积温度为200～400℃，掺杂加入H2稀释二茂镁，按照体积百分比浓度，二茂镁在混合气体中浓度为5％，流量为0.5sccm，微波功率为650W，沉积气压为0.9～1.0Pa，沉积时间为40分钟制备P型InxGa1-xN量子阱晶体薄膜；然后继续在采用电子回旋共振等离子增强有机物化学气相沉积系统中制备带隙可调的I型InxGa1-xN量子阱本征晶体薄膜；其工艺参数条件是：向反应室中通入H2稀释的三甲基镓和三甲基铟，其中三甲基镓流量为1.0sccm、三甲基铟的流量1～1.5sccm，氮气流量为100～120sccm，沉积温度为300～400℃，微波功率为650W，沉积气压为1.0Pa，沉积时间为60分钟制备I层InxGa1-xN量子阱晶体薄膜；最后继续在采用电子回旋共振等离子增强有机物化学气相沉积系统中制备带隙可调的N型InxGa1-xN量子阱晶体薄膜；其工艺参数条件是：向反应室中通入H2稀释的三甲基镓和三甲基铟，其中三甲基镓流量为1.0sccm、三甲基铟的流量1～1.5sccm，氮气流量为120～150sccm，沉积温度为400℃，微波功率为650W，沉积气压为0.9Pa，沉积时间为50分钟制备N型InxGa1-xN量子阱晶体薄膜。
进一步地，采用磁控溅射制备ITO基透明导电薄膜；其工艺参数条件是：氧气作为气体反应源，其氧气流量为10～20sccm，反应溅射铟金属靶材的纯度为99.99％，衬底温度为50℃～150℃，沉积时间为3～10分钟。
进一步地，制备金属Ag电极，采用磁控溅射制备，其工艺参数条件是：氩气作为气体反应源，其氩气流量为10～20sccm，反应溅射银金属靶材的纯度为99.99％，衬底温度为50℃～150℃，沉积时间为3～10分钟。
一种金刚石保护层结构的柔性衬底薄膜太阳能电池，从上至下依次包括金属Ag电极、ITO透明导电薄膜、N型InxGa1-xN量子阱本征晶体薄膜、I型InxGa1-xN量子阱本征晶体薄膜、P型InxGa1-xN量子阱本征晶体薄膜、ITO透明导电薄膜、金刚石绝缘保护薄膜和聚酰亚胺柔性衬底。
本发明与现有技术相比，有益效果在于：本发明采用带隙可调的InxGa1-xN量子阱本征晶体薄膜作为PIN层，其带隙宽度可以调整到太阳能电池最敏感的区域，而且由于InxGa1-xN是晶体结构，所以没有明显的光致衰退效应。不但提高了太阳能电池的光电转化效率，而且提高了太阳能电池的光致性能的稳定性。增大了市场竞争力。采用金刚石作为保护绝缘层，该结构的太阳能电池抗腐蚀性进一步增强了，大大延长了薄膜太阳能电池的使用寿命。该柔性电池具有优异的柔软性，重量轻，携带方便，具有潜在的市场空间。而且制备工艺简单，可实现规模生产。
本发明涉及一种Ag/ITO/P型InXGa1-XN/InXGa1-XN:I本征层/InXGa1-XN:N型/ITO/金刚石绝缘保护薄膜/聚酰亚胺(PI)结构的柔性衬底上薄膜太阳能电池的初期薄膜制备方法太阳能电池的模型，且所采用的柔性衬底为聚酰亚胺(Polyimide，简称PI)等，此柔性太阳能电池最大的特点是重量轻、携带方便、不易粉碎，其重量比功率和体积比功率较其它种类的电池高几个数量级。具有很好的柔性，可以任意卷曲、裁剪和粘贴。在制备过程中，改变了I层材料和结构，引入具有带隙可调的InxGa1-xN量子阱本征晶体薄膜作为I层，InxGa1-xN材料具有稳定好，耐腐蚀且具有隧穿势垒以及低的光损系数，提高了电池的转化效率。采用金刚石作为保护绝缘层，该结构的太阳能电池抗腐蚀性进一步增强了，大大延长了薄膜太阳能电池的使用寿命。该柔性电池具有优异的柔软性，重量轻，携带方便，具有潜在的市场空间。而且制备工艺简单，可实现规模生产。
附图说明
图1为本发明柔性薄膜太阳能电池的制备结构图；
图2为本发明柔性薄膜太阳能电池的制备流程图；
图3金刚石绝缘保护薄膜的XPS全谱；
图4金刚石绝缘保护薄膜的XRD图谱；
图5金刚石绝缘保护薄膜的SEM图谱。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明中XPS采用的是美国Thermo VG公司生产的型号为ESCAgAB250的多功能表面分析系统。X射线源为Ag靶Kα(1486.6eV)线。
本发明中制备的金刚石膜表面形貌采用日本JEOL公司生产的JSM-6360LV型扫描电镜分析样品的表面形貌和晶体形态，其加速电压为0.5～30kV，高真空模式下的二次电子分辨率为3nm，低真空模式下的二次电子分辨率为4nm，放大倍数为8～30万倍。
本发明采用的是多功能薄膜X射线衍射仪型号为Bruker-D8型薄膜X射线衍射仪采用Cu靶，Cukα波长0.15418nm。
实施例1
参见图1结合图2。
(1)、将柔性衬底聚酰亚胺(PI)衬底基片先用用离子水超声波清洗5分钟后，用氮气吹干送入磁控溅射反应室，在8.0×10-4Pa真空的条件下，沉积制备金刚石抗腐蚀绝缘层。其工艺参数条件是：氢气与甲烷作为混合气体反应源，其氢气与甲烷流量比10:1，衬底温度为100℃，沉积时间为30分钟。
(2)、采用磁控溅射制备ITO基透明导电薄膜；其工艺参数条件是：氧气气作为气体反应源，其氧气流量为20sccm，反应溅射铟金属靶材的纯度为99.99％，衬底温度为150℃，沉积时间为10分钟。
(3)、继续在采用电子回旋共振等离子增强有机物化学气相沉积系统(ECR-PEMOCVD)中制备带隙可调的PIN层InxGa1-xN量子阱晶体薄膜；其工艺参数条件是：向反应室中通入H2稀释的三甲基镓(TMGa)和三甲基铟(TMIn)，其中按照体积百分比浓度三甲基铟稀释的浓度5％与三甲基铟稀释的浓度5％，三甲基镓流量为1.0sccm，和三甲基铟的流量1.0sccm，掺杂加入H2稀释二茂镁(Mg(C5H5)2)，其体积百分比浓度比为二茂镁(Mg(C5H5)2)浓度5％，H2浓度为95％，流量为0.5sccm，氮气(N2)流量为50sccm，沉积温度为200℃，微波功率为650W，沉积气压为0.9Pa，沉积时间为40分钟制备P层InxGa1-xN量子阱晶体薄膜。然后继续在采用电子回旋共振等离子增强有机物化学气相沉积系统(ECR-PEMOCVD)中制备带隙可调的I层InxGa1-xN量子阱本征晶体薄膜；其工艺参数条件是：向反应室中通入H2稀释的三甲基铟稀释的浓度5％与三甲基铟稀释的浓度5％，三甲基镓流量为1.0sccm，和三甲基铟的流量1.0sccm，氮气(N2)流量为100sccm，沉积温度为300℃，微波功率为650W，沉积气压为1.0Pa，沉积时间为60分钟制备I层InxGa1-xN量子阱晶体薄膜。最后继续在采用电子回旋共振等离子增强有机物化学气相沉积系统(ECR-PEMOCVD)中制备带隙可调的N层InxGa1-xN量子阱晶体薄膜；其工艺参数条件是：向反应室中通入H2稀释的三甲基镓(TMGa)和三甲基铟(TMIn)，三甲基镓流量为1.0sccm，和三甲基铟的流量1.0sccm，氮气(N2)流量为120sccm，沉积温度为400℃，微波功率为650W，沉积气压为0.9Pa，沉积时间为50分钟制备N层InxGa1-xN量子阱晶体薄膜。
(4)、采用磁控溅射制备ITO基透明导电薄膜；其工艺参数条件是：氧气气作为气体反应源，其氧气流量为10sccm，反应溅射铟金属靶材的纯度为99.99％，衬底温度为50℃，沉积时间为3分钟。
(5)、制备金属Ag电极，采用磁控溅射制备，其工艺参数条件是：氩气作为气体反应源，其氩气流量为10sccm，反应溅射银金属靶材的纯度为99.99％，衬底温度为50℃，沉积时间为3分钟。
实施例2
(1)、将柔性衬底聚酰亚胺(PI)衬底基片先用用离子水超声波清洗5分钟后，用氮气吹干送入磁控溅射反应室，在8.0×10-4Pa真空的条件下，沉积制备金刚石抗腐蚀绝缘层。其工艺参数条件是：氢气与甲烷作为混合气体反应源，其氢气与甲烷流量比10:1，衬底温度为200℃，沉积时间为40分钟。
(2)、采用磁控溅射制备ITO基透明导电薄膜；其工艺参数条件是：氧气气作为气体反应源，其氧气流量为15sccm，反应溅射铟金属靶材的纯度为99.99％，衬底温度为80℃，沉积时间为5分钟。
(3)、继续在采用电子回旋共振等离子增强有机物化学气相沉积系统(ECR-PEMOCVD)中制备带隙可调的PIN层InxGa1-xN量子阱晶体薄膜；其工艺参数条件是：向反应室中通入H2稀释的三甲基镓(TMGa)和三甲基铟(TMIn)，其中三甲基铟浓度5％与三甲基铟浓度5％，H2浓度为95％，三甲基镓流量为1.0sccm和三甲基铟的流量1.5sccm，掺杂加入H2稀释二茂镁其体积百分比浓度比为二茂镁浓度5％，H2浓度为95％，流量为0.5sccm，氮气(N2)流量为80sccm，沉积温度为300℃，微波功率为650W，沉积气压为0.9Pa，沉积时间为40分钟制备P层InxGa1-xN量子阱晶体薄膜。然后继续在采用电子回旋共振等离子增强有机物化学气相沉积系统(ECR-PEMOCVD)中制备带隙可调的I层InxGa1-xN量子阱本征晶体薄膜；其工艺参数条件是：向反应室中通入H2稀释的三甲基镓(TMGa)和三甲基铟(TMIn)，其TMGa和TMIn流量均为1sccm，氮气(N2)流量为120sccm，沉积温度为400℃，微波功率为650W，沉积气压为1.0Pa，沉积时间为60分钟制备I层InxGa1-xN量子阱晶体薄膜。最后继续在采用电子回旋共振等离子增强有机物化学气相沉积系统(ECR-PEMOCVD)中制备带隙可调的N层InxGa1-xN量子阱晶体薄膜；其工艺参数条件是：向反应室中通入H2稀释的三甲基镓(TMGa)和三甲基铟(TMIn)，其TMGa和TMIn流量均为1sccm，氮气(N2)流量为150sccm，沉积温度为400℃，微波功率为650W，沉积气压为0.9Pa，沉积时间为50分钟制备N层InxGa1-xN量子阱晶体薄膜。
(4)、采用磁控溅射制备ITO基透明导电薄膜；其工艺参数条件是：氧气气作为气体反应源，其氧气流量为15sccm，反应溅射铟金属靶材的纯度为99.99％，衬底温度为100℃，沉积时间为9分钟。
(5)、制备金属Ag电极，采用磁控溅射制备，其工艺参数条件是：氩气作为气体反应源，其氩气流量为10sccm，反应溅射银金属靶材的纯度为99.99％，衬底温度为140℃，沉积时间为8分钟。
实施例3
(1)、将柔性衬底聚酰亚胺(PI)衬底基片先用用离子水超声波清洗5分钟后，用氮气吹干送入磁控溅射反应室，在8.0×10-4Pa真空的条件下，沉积制备金刚石抗腐蚀绝缘层。其工艺参数条件是：氢气与甲烷作为混合气体反应源，其氢气与甲烷流量比10:1，衬底温度为300℃，沉积时间为45分钟。
(2)、采用磁控溅射制备ITO基透明导电薄膜；其工艺参数条件是：氧气气作为气体反应源，其氧气流量为20sccm，反应溅射铟金属靶材的纯度为99.99％，衬底温度为150℃，沉积时间为9分钟。
(3)、继续在采用电子回旋共振等离子增强有机物化学气相沉积系统(ECR-PEMOCVD)中制备带隙可调的PIN层InxGa1-xN量子阱晶体薄膜；其工艺参数条件是：向反应室中通入H2稀释的三甲基镓(TMGa)和三甲基铟(TMIn)，其TMGa的流量为1sccm，TMIn的流量为1.5sccm，氮气(N2)流量为90sccm，沉积温度为300℃，掺杂加入H2稀释二茂镁，其体积浓度比为二茂镁浓度5％，H2体积百分比浓度为95％，流量为0.5sccm，微波功率为650W，沉积气压为1.0Pa，沉积时间为40分钟制备P层InxGa1-xN量子阱晶体薄膜。然后继续在采用电子回旋共振等离子增强有机物化学气相沉积系统(ECR-PEMOCVD)中制备带隙可调的I层InxGa1-xN量子阱本征晶体薄膜；其工艺参数条件是：向反应室中通入H2稀释的三甲基镓(TMGa)和三甲基铟(TMIn)，TMGa的流量为1sccm，TMIn的流量为1.5sccm，氮气(N2)流量为120sccm，沉积温度为300℃，微波功率为650W，沉积气压为1.0Pa，沉积时间为60分钟制备I层InxGa1-xN量子阱晶体薄膜。最后继续在采用电子回旋共振等离子增强有机物化学气相沉积系统(ECR-PEMOCVD)中制备带隙可调的N层InxGa1-xN量子阱晶体薄膜；其工艺参数条件是：向反应室中通入H2稀释的三甲基镓(TMGa)和三甲基铟(TMIn)，其TMGa和TMIn流量为1sccm，氮气(N2)流量为150sccm，沉积温度为400℃，微波功率为650W，沉积气压为0.9Pa，沉积时间为50分钟制备N层InxGa1-xN量子阱晶体薄膜。
(4)、采用磁控溅射制备ITO基透明导电薄膜；其工艺参数条件是：氧气气作为气体反应源，其氧气流量为18sccm，反应溅射铟金属靶材的纯度为99.99％，衬底温度为150℃，沉积时间为8分钟。
(5)、制备金属Ag电极，采用磁控溅射制备，其工艺参数条件是：氩气作为气体反应源，其氩气流量为16sccm，反应溅射银金属靶材的纯度为99.99％，衬底温度为100℃，沉积时间为9分钟。
实施例4
(1)、将柔性衬底聚酰亚胺(PI)衬底基片先用用离子水超声波清洗5分钟后，用氮气吹干送入磁控溅射反应室，在8.0×10-4Pa真空的条件下，沉积制备金刚石抗腐蚀绝缘层。其工艺参数条件是：氢气与甲烷作为混合气体反应源，其氢气与甲烷流量比10:1，衬底温度为350℃，沉积时间为30分钟。
(2)、采用磁控溅射制备ITO基透明导电薄膜；其工艺参数条件是：氧气气作为气体反应源，其氧气流量为17sccm，反应溅射铟金属靶材的纯度为99.99％，衬底温度为150℃，沉积时间为8分钟。
(3)、继续在采用电子回旋共振等离子增强有机物化学气相沉积系统(ECR-PEMOCVD)中制备带隙可调的PIN层InxGa1-xN量子阱晶体薄膜；其工艺参数条件是：向反应室中通入H2稀释的三甲基镓(TMGa)和三甲基铟(TMIn)，其TMGa和TMIn流量均为1sccm，氮气(N2)流量为90sccm，掺杂加入H2稀释二茂镁，流量为0.5sccm，沉积温度为400℃，微波功率为650W，沉积气压为1.2Pa，沉积时间为40分钟制备P层InxGa1-xN量子阱晶体薄膜。然后继续在采用电子回旋共振等离子增强有机物化学气相沉积系统(ECR-PEMOCVD)中制备带隙可调的I层InxGa1-xN量子阱本征晶体薄膜；其工艺参数条件是：向反应室中通入H2稀释的三甲基镓(TMGa)和三甲基铟(TMIn)，其TMGa和TMIn流量均为为1:1，氮气(N2)流量为100sccm，沉积温度为300℃，微波功率为650W，沉积气压为1.0Pa，沉积时间为60分钟制备I层InxGa1-xN量子阱晶体薄膜。最后继续在采用电子回旋共振等离子增强有机物化学气相沉积系统(ECR-PEMOCVD)中制备带隙可调的N层InxGa1-xN量子阱晶体薄膜；其工艺参数条件是：向反应室中通入H2稀释的三甲基镓(TMGa)和三甲基铟(TMIn)，其TMGa和TMIn流量均为1sccm，氮气(N2)流量为120sccm，沉积温度为400℃，微波功率为650W，沉积气压为0.9Pa，沉积时间为50分钟制备N层InxGa1-xN量子阱晶体薄膜。
(4)、采用磁控溅射制备ITO基透明导电薄膜；其工艺参数条件是：氧气气作为气体反应源，其氧气流量为20sccm，反应溅射铟金属靶材的纯度为99.99％，衬底温度为150℃，沉积时间为9分钟。
(5)、制备金属Ag电极，采用磁控溅射制备，其工艺参数条件是：氩气作为气体反应源，其氩气流量为18sccm，反应溅射银金属靶材的纯度为99.99％，衬底温度为120℃，沉积时间为10分钟。
实施例5
(1)、将柔性衬底聚酰亚胺(PI)衬底基片先用用离子水超声波清洗5分钟后，用氮气吹干送入磁控溅射反应室，在8.0×10-4Pa真空的条件下，沉积制备金刚石抗腐蚀绝缘层。其工艺参数条件是：氢气与甲烷作为混合气体反应源，其氢气与甲烷流量比10:1，衬底温度为500℃，沉积时间为50分钟。
(2)、采用磁控溅射制备ITO基透明导电薄膜；其工艺参数条件是：氧气气作为气体反应源，其氧气流量为20sccm，反应溅射铟金属靶材的纯度为99.99％，衬底温度为150℃，沉积时间为10分钟。
(3)、继续在采用电子回旋共振等离子增强有机物化学气相沉积系统(ECR-PEMOCVD)中制备带隙可调的PIN层InxGa1-xN量子阱晶体薄膜；其工艺参数条件是：向反应室中通入H2稀释的三甲基镓(TMGa)和三甲基铟(TMIn)，其TMGa和TMIn流量均为1.5sccm，氮气(N2)流量为150sccm，掺杂加入H2稀释二茂镁，流量为0.5sccm，沉积温度为400℃，微波功率为650W，沉积气压为0.9Pa，沉积时间为40分钟制备P层InxGa1-xN量子阱晶体薄膜。然后继续在采用电子回旋共振等离子增强有机物化学气相沉积系统(ECR-PEMOCVD)中制备带隙可调的I层InxGa1-xN量子阱本征晶体薄膜；其工艺参数条件是：向反应室中通入H2稀释的三甲基镓(TMGa)和三甲基铟(TMIn)，其TMGa和TMIn流量均为1sccm，氮气(N2)流量为150sccm，沉积温度为400℃，微波功率为650W，沉积气压为1.0Pa，沉积时间为60分钟制备I层InxGa1-xN量子阱晶体薄膜。最后继续在采用电子回旋共振等离子增强有机物化学气相沉积系统(ECR-PEMOCVD)中制备带隙可调的N层InxGa1-xN量子阱晶体薄膜；其工艺参数条件是：向反应室中通入H2稀释的三甲基镓(TMGa)和三甲基铟(TMIn)，其TMGa和TMIn流量均为1sccm，氮气(N2)流量为140sccm，沉积温度为400℃，微波功率为650W，沉积气压为0.9Pa，沉积时间为50分钟制备N层InxGa1-xN量子阱晶体薄膜。
(4)、采用磁控溅射制备ITO基透明导电薄膜；其工艺参数条件是：氧气气作为气体反应源，其氧气流量为20sccm，反应溅射铟金属靶材的纯度为99.99％，衬底温度为150℃，沉积时间为10分钟。
(5)、制备金属Ag电极，采用磁控溅射制备，其工艺参数条件是：氩气作为气体反应源，其氩气流量为20sccm，反应溅射银金属靶材的纯度为99.99％，衬底温度为150℃，沉积时间为10分钟。
实验结束后为了分析薄膜中碳原子的键结构，对所得的薄膜进行了XPS图谱分析。由图3可知，该薄膜为284.5eV金刚石的C-C键组成，表面金刚石薄膜质量较优异。继续采用XRD光谱仪对金刚石薄膜的结构性能进行了测试分析。其结果如图4所示，由图4可以看出金刚石薄膜结构性能良好，生长取向较多，为多晶金刚石薄膜。继续采用扫描电子显微镜(SEM)对金刚石薄膜的形貌进行了测试分析。其结果如图5所示，由图5可以看出刚石薄膜形貌很平整，晶粒分布很均匀。薄膜样品质量较优异，为以后薄膜的生长起到了保护的优势。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种金刚石保护层结构的柔性衬底薄膜太阳能电池制备方法，其特征在于，在聚酰亚胺柔性衬底上依沉积金刚石绝缘保护薄膜、ITO透明导电薄膜、P型InxGa1-xN量子阱晶体薄膜、I型InyGa1-yN量子阱本征晶体薄膜、N型InzGa1-zN量子阱晶体薄膜、ITO透明导电薄膜以及金属Ag电极，其中x，y，z的取值为0～1；
在聚酰亚胺柔性衬底上依沉积金刚石绝缘保护薄膜，将聚酰亚胺柔性衬底先用离子水超声波清洗5分钟后，用氮气吹干送入磁控溅射反应室，在8.0×10-4Pa真空的条件下，沉积制备金刚石保护薄膜，其工艺参数条件是：氢气与甲烷作为混合气体反应源，其氢气与甲烷流量比10:1，衬底温度为100℃～500℃，沉积时间为30分钟至50分钟；
采用磁控溅射在聚酰亚胺柔性衬底/金刚石绝缘保护薄膜上制备ITO基透明导电薄膜；其工艺参数条件是：氧气作为气体反应源，其氧气流量为10～20sccm，反应溅射铟金属靶材的纯度为99.99％，聚酰亚胺柔性衬底/金刚石绝缘保护薄膜结构衬底温度为50℃～150℃，沉积时间为3～10分钟。
2.按照权利要求1所述的金刚石保护层结构的柔性衬底薄膜太阳能电池制备方法，其特征在于，采用电子回旋共振等离子增强有机物化学气相沉积系统中制备带隙可调的PIN层InxGa1-xN量子阱晶体薄膜；其工艺参数条件是：
向反应室中通入H2稀释的三甲基镓和三甲基铟，氮气流量为50～150sccm，三甲基镓流量为1.0sccm、三甲基铟的流量1～1.5sccm，沉积温度为200～400℃，掺杂加入H2稀释二茂镁，按照体积百分比浓度，二茂镁在混合气体中浓度为5％，流量为0.5sccm，微波功率为650W，沉积气压为0.9～1.0Pa，沉积时间为40分钟制备P型InxGa1-xN量子阱晶体薄膜；然后继续在采用电子回旋共振等离子增强有机物化学气相沉积系统中制备带隙可调的I型InxGa1-xN量子阱本征晶体薄膜；其工艺参数条件是：向反应室中通入H2稀释的三甲基镓和三甲基铟，其中三甲基镓流量为1.0sccm、三甲基铟的流量1～1.5sccm，氮气流量为100～120sccm，沉积温度为300～400℃，微波功率为650W，沉积气压为1.0Pa，沉积时间为60分钟制备I层InxGa1-xN量子阱晶体薄膜；最后继续在采用电子回旋共振等离子增强有机物化学气相沉积系统中制备带隙可调的N型InxGa1-xN量子阱晶体薄膜；其工艺参数条件是：向反应室中通入H2稀释的三甲基镓和三甲基铟，其中三甲基镓流量为1.0sccm、三甲基铟的流量1～1.5sccm，氮气流量为120～150sccm，沉积温度为400℃，微波功率为650W，沉积气压为0.9Pa，沉积时间为50分钟制备N型InxGa1-xN量子阱晶体薄膜。
3.根据权利要求1所述的金刚石保护层结构的柔性衬底薄膜太阳能电池制备方法，其特征在于，采用磁控溅射制备ITO基透明导电薄膜；其工艺参数条件是：氧气作为气体反应源，其氧气流量为10～20sccm，反应溅射铟金属靶材的纯度为99.99％，衬底温度为50℃～150℃，沉积时间为3～10分钟。
4.根据权利要求1所述的金刚石保护层结构的柔性衬底薄膜太阳能电池制备方法，其特征在于，制备金属Ag电极，采用磁控溅射制备，其工艺参数条件是：氩气作为气体反应源，其氩气流量为10～20sccm，反应溅射银金属靶材的纯度为99.99％，衬底温度为50℃～150℃，沉积时间为3～10分钟。
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Effective date of registration: 20170807 Address after: Shenbei New Area Puchang road Shenyang City, Liaoning province 110136 No. 18 Applicant after: Shenyang Engineering College Address before: 114000 Liaoning city of Anshan province high tech Zone Mountain Road No. 262 West Block 3 layer Applicant before: LIAONING HENGHUA NAVIGATION ELECTRIC POWER EQUIPMENT ENGINEERING CO., LTD. |
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Effective date of registration: 20190819 Address after: 461000 demonstration area of urban-rural integration in Xuchang City, Henan Province Patentee after: Xuchang Changdong Technology Co., Ltd. Address before: Shenbei New Area Puchang road Shenyang City, Liaoning province 110136 No. 18 Patentee before: Shenyang Engineering College |
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Effective date of registration: 20210210 Address after: North side of 4th floor, sennirui energy saving industrial park complex, Yongxing East Road, urban rural integration demonstration area, Xuchang City, Henan Province Patentee after: Xuchang Guosheng Technology Co.,Ltd. Address before: 461000 north side of the 4th floor of sennirui energy saving industrial park complex, Yongxing East Road, Xuchang City, Henan Province Patentee before: Xuchang Changdong Technology Co.,Ltd. |
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