CN105140341B - 一种薄膜太阳能电池前电极的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种薄膜太阳能电池前电极的制备方法，采用射频磁控溅射方法在载玻片上生长第一层AZO薄膜；在一个反应容器中加入低分子醇，然后将硝酸银溶液和封端剂与溴化物的混合溶液加入到上述的反应容器中，进行加热回流反应，离心，洗涤，溶解于水获得银纳米棒水溶液；将获得的银纳米棒水溶液溶入水溶液中，加入氧化剂与封端剂进行反应，一段时间过后加入还原剂，得到银纳米三角形片；将银纳米三角形片溶解在异丙醇溶液中，将上述的溶液旋涂在AZO薄膜的表面，得到具有AZO薄膜层和银纳米三角形薄膜层的复合层样品；再用射频磁控溅射方法，在复合层样品上生长第二层AZO薄膜得到薄膜太阳能电池前电极。本发明的具有较好的红外吸收特性。
Description
技术领域
本发明属于材料学领域，涉及一种薄膜太阳能电池，特别涉及一种透明导电膜的制备方法，具体来说是一种薄膜太阳能电池前电极的制备方法。
背景技术
目前导电性和透光性都较好的透明薄膜材料有ITO(掺锡氧化铟)透明导电膜、FTO(掺氟氧化锡)透明导电膜，它们在可见光波长范围内都具有良好的透光性。然而它们也有各自的缺陷，ITO的制备成本高；基板尺寸小；有毒；高温下电阻率增加快。FTO则存在电阻大；通过率偏低的缺点。
非晶硅太阳能电池的可见光和太阳光红外波段吸收效率低，而 Ag纳米颗粒在红光部分吸收性不佳，不能适应薄膜太阳能电池制备的产业化需要。
银纳米三角形片则具有较强表面等离子共振行为，有更好的红外吸收特性，共振吸收峰与三角形的尺寸、形貌密切相关。
发明内容
针对现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种薄膜太阳能电池前电极的制备方法，所述的这种薄膜太阳能电池前电极的制备方法解决了现有技术中的薄膜太阳能电池前电极三角形片的形貌不可控、均一性不佳、对可见光和红外光的吸收效果不佳的技术问题。
本发明提供了一种薄膜太阳能电池前电极的制备方法，包括以下步骤：
1)一个制备AZO薄膜的步骤，以载玻片作为衬底，烘干后放入磁控溅射反应室，采用射频磁控溅射方法在载玻片上生长第一层AZO薄膜，溅射时腔体的温度为室温，溅射压强为1~5×10-4Pa，溅射气氛为氩气氛围，溅射薄膜的厚度为30~50nm，溅射功率为100w~120w，溅射时间为10~20min；
2）一个制备银纳米棒水溶液的步骤，在一个反应容器中加入低分子醇，然后将14~18g/L的硝酸银溶液、封端剂与溴化物的混合溶液加入到上述的反应容器中，在所述的封端剂与溴化物的混合溶液中，溶剂为低分子醇，所述的封端剂的浓度为14~18g/L，所述的溴化物的浓度为1.3~1.5 g/L，所述的低分子醇、硝酸银溶液和封端剂与溴化物的混合溶液的体积比为5.5~6:3:3，在170℃以下的温度条件下搅拌进行回流反应，获得银纳米棒胶体溶液，再经离心清洗，溶入水中，超声分散后得到银纳米棒水溶液；
3）一个制备银纳米三角形片的步骤，将获得的银纳米棒水溶液作为银源，溶入水溶液中，所述的银纳米棒水溶液与水的体积比为1:7~9，加入氧化剂与封端剂，室温条件下搅拌进行反应，所述的氧化剂、封端剂和银纳米棒水溶液的体积比为1:2~4:28~32，所述的氧化剂的质量百分比浓度为20~40%，所述的封端剂的浓度为60~90mmol/L，反应8~15min后，再加入还原剂继续反应，所述的还原剂的浓度为80~120 mmol/L，所述的还原剂和和银纳米棒水溶液的体积比为1:10`15，得黄色溶液，再向黄色溶液中滴加氧化剂，直至溶液颜色变为蓝色溶液，即为银纳米三角片水溶液，再经离心、洗涤，蒸发除去水，干燥后得到银纳米三角形片；
4）一个旋涂的步骤，将上述的银纳米三角形片充分溶解在异丙醇溶液中，利用旋涂机将上述的溶液均匀旋涂在步骤1）获得的AZO薄膜的表面，制备得到具有AZO薄膜层和银纳米三角形薄膜层的复合层样品；
5）将所述步骤制得的复合层样品放入恒温干燥箱内，使样品充分干燥，然后再用射频磁控溅射方法，在上述复合层样品的银纳米三角形薄膜层表面另外一个侧面上生长第二层AZO薄膜，形成AZO/Ag/AZO三层膜结构，溅射时腔体的温度为室温，溅射压强为1~5×10-4Pa，溅射气氛为氩气氛围，溅射薄膜的厚度为30~50nm，溅射功率为100w~120w，溅射时间为10~20min，最终得到薄膜太阳能电池前电极。
进一步的，在步骤1）中，先将载玻片清洗干净。
进一步的，氩气的流量为8~20sccm。
进一步的，所述无水低分子醇优选采用乙二醇；所述溴化物优选NaBr；优选在155℃的温度条件下搅拌进行回流反应。
进一步的，所述氧化剂优先选用过氧化氢，封端剂优先选用聚乙烯基吡咯烷酮均聚物，还原剂优先选用硼氢化钠。
本发明的一种基于银纳米三角片的薄膜太阳能电池前电极的制备方法，结合物理-化学方法制备薄膜太阳能电池前电极，其中AZO层利用射频磁控溅射设备制得，AZO与ITO相比成本更低无毒，与FTO相比通过率更高。Ag纳米三角形片层则利用不同纳米银结构间的转换由银纳米棒转化而来，与直接通过化学还原法用硝酸银作为银源制备银纳米三角片相比，本方法能够获得形貌更均一的银纳米三角片，又因银纳米三角片相比于银纳米颗粒吸收峰红移，所制备的薄膜太阳能电池前电极与一般的利用银纳米颗粒作为银层的AZO/Ag/AZO三层膜结构相比，能够更好的改善对于可见光与红外光的吸收，本发明通过将银纳米三角形片作为AZO/Ag/AZO三层膜结构中的银层更好得改善了对可见光和红外光的吸收，获得了良好的效果。
本发明与现有技术相比较，具有突出的实质性特点和显著的进步。
1. 本发明利用物理溅射制备AZO层，利用化学实验的方法制备银纳米三角形片等离子体，先利用硝酸银，还原性的有机化学溶剂与NaBr，很好的实现银纳米棒的制备，然后利用制备所得的银纳米棒，通过加入还原剂，封端剂，氧化剂，制得纳米银三角形片。
2. 本发明通过将银纳米棒替代硝酸银、硫酸银作为制备银纳米三角形片的银源，提高了所制备的银纳米三角形片的形貌的均一性与可控性。
3. 本发明克服了非晶硅太阳能电池红外波段吸收效率低及Ag纳米颗粒红外吸收不佳的缺点，通过AZO/Ag/AZO三层膜结构和制备银纳米三角形片的方法来改善其对可见光和红外光的吸收，获得了良好的效果。
4. 本发明通过Ag纳米三角形片的加入，起到了降低AZO/Ag/AZO三层膜电阻率的作用，以及Ag纳米三角形片的空间分布会对光的红外波段产生共振吸收作用，这些都对该AZO/Ag/AZO三层膜的光学电学性能产生了很好的优化。
附图说明
图1是本发明实施例1中生长出的银纳米三角形片TEM图谱。
图2是利用紫外-可见分光光度计测得的本发明的实施例1中制备的银纳米三角形片消光光谱。
具体实施方式
实施例1
一种薄膜太阳能电池前电极的制备方法，包括以下步骤：
a. 一个制备AZO层的的步骤：是利用射频磁控溅射设备，在100w的溅射功率条件下，在10sccm的氩气的氛围下，溅射14min，具体步骤如下：
1）将普通的载玻片切割成大小为1cm×1cm大小，分别用丙酮、乙醇和去离子水超声清洗样品的表面，然后用氮气吹干；
2）打开磁控溅射腔室，装靶材，放入载玻片；
3）抽真空，使其达到2×10-4Pa左右；
4）通氩气，氩气流量为10sccm；
5）打开射频溅射开关，调节100w的溅射功率；
6）进行溅射，溅射时间为14min。
b. 一个制备银纳米棒水溶液的步骤：用恒温磁力搅拌器来控制溶液反应的温度，利用三口烧瓶来实现溶剂的添加和溶液的回流，使用的有机溶剂为乙二醇，溶质为封端剂（PVP）、硝酸银，溴化钠，具体步骤如下：
1）配溶液：以硝酸银为溶质，乙二醇为溶剂，使用容量瓶配成16g/L的硝酸银溶液；以封端剂（PVP）为溶质，乙二醇为溶剂配成16g/L的PVP溶液，其中PVP的含量将影响着最终生成的银纳米棒的尺寸、形貌等；以溴化钠为溶质，乙二醇为溶剂配成1.36g/L的溴化钠溶液；
2）利用移液管取16g/L的硝酸银溶液3ml加入一个烧杯中；用移液管与移液枪取16g/L的PVP溶液2.95ml，1.36g/L的溴化钠溶液0.05ml加入另一个烧杯中；
3）固定三口烧瓶和回流管，在三口烧瓶中加入5ml的乙二醇，并在其中放入磁力转子，将三口烧瓶中间的瓶口接上冷凝管，将其他两个瓶口塞上硅胶塞，使用铁架台将三口烧瓶固定在油浴磁力旋转器的上方，使三口烧瓶液面与油浴液面相平，将回流管接在三口烧瓶中间的一个瓶口并固定；
4）将接有冷凝管的三口烧瓶放入温度控制在155℃的油浴磁力搅拌器中；
5）溶液混合：把3ml的硝酸银溶液和3ml的PVP与溴化钠混合溶液，以0.3ml/min的速度分别从三口烧瓶另外两个瓶口加入到三口烧瓶；
6）回流反应：使硝酸银溶液和PVP溶液在三口烧瓶中完全混合后，让其在155℃的温度下回流反应60min；
7）离心与洗涤：将回流反应结束后的得到的混合溶液，取5ml倒入试管中，然后以1000rmp的速度在离心机中离心10min，将上层溶剂部分倒去，加入5ml乙醇，使其充分融合，然后以1000rmp的速度在离心机中离心10min，将上层溶剂部分倒去重复两次，再加入5ml水，使其充分融合后，然后以1000rmp的速度在离心机中离心10min，将上层溶剂部分倒去，重复两次，将下层胶体溶入40ml水中超声15min分散待用，该水溶液即为银纳米棒水溶液。
c. 一个制备银纳米三角形片的步骤：使用磁力搅拌器使反应充分进行，使用的溶剂为水，溶质为银纳米棒、柠檬酸钠、双氧水、硼氢化钠，反应温度为23℃，具体步骤如下：
1）配溶液：以柠檬酸钠为溶质，水为溶剂配制75mmol/L柠檬酸钠溶液，以硼氢化钠为溶质，水为溶剂配制100mmol/L硼氢化钠溶液；
2）取3ml银纳米棒水溶液加入含有24ml水的烧杯中，放入磁力转子，放在磁力搅拌器上，待转子开始旋转后，用移液枪加入0.3ml 75mmol/L柠檬酸钠溶液，0.1ml 30%双氧水溶液，反应10分钟后，加入0.25ml 100mmol/L硼氢化钠溶液，溶液颜色旋即变为黄色，3min后溶液未变为蓝色，向溶液中逐2uL加入30%双氧水溶液，直到溶液变蓝为止；
3）离心与洗涤：将上述蓝色溶液，取6ml倒入试管中，以1000rmp的速度在离心机中离心10min，倒去上层溶液，蒸发烘干得到银纳米三角形片。
d. 一个旋涂的步骤：将获得的固体粉末加入到5ml异丙醇中充分溶解，形成溶液，然后利用旋涂机将溶液均匀的旋涂在事先处理好的AZO玻璃片上，制备得到具有AZO薄膜层和Ag纳米三角形片薄膜层的复合层样品。
e.将所述步骤制得的复合层样品放入恒温干燥箱内，调节温度60℃左右，15-30分钟后使样品充分干燥，然后再用射频磁控溅射方法在所述步骤d制备的银薄膜表面上生长第二层AZO薄膜，溅射时腔体温度为室温，溅射压强即真空度为0.01Torr，溅射薄膜厚度为40nm左右，最终得到基于银纳米三角片的AZO/Ag/AZO复合薄膜层的太阳能电池前电极；优选在100w或120w的溅射功率条件下，优选在10sccm的氩气氛围下，优选溅射15min左右制备AZO薄膜。
仪器检测及检测结果分析：
本实施例制备的AZO/Ag/AZO前电极，不仅可以达到低电阻、高透过的要求，而且可以很好的控制银纳米三角形片的均匀性、尺寸、形貌等，从而实现银纳米三角形片共振吸收的效果。由图1，图2可以看出：利用此方法获得的银纳米三角形片，可以很好的控制其分布和形貌。
本实施例利用物理溅射制备AZO层，利用化学实验的方法制备银纳米三角形片等离子体，综合了物理磁控溅射，液相化学还原，不同结构银的转化方法，分别获得了三层膜中的AZO层和Ag纳米三角形片层，利用此方法获得的薄膜太阳电池前电极，在银纳米三角形片等离子体共振吸收方面的应用上将会有较大的发展空间。由于纳米三角形片的消光光谱中有位于800nm左右的共振吸收峰能够比银纳米颗粒的430nm左右的共振吸收峰更好的吸收红光部分的能量，所以纳米三角形片具有更强的表面等离子共振行为，使前电极能够更好的提高太阳能电池的能量转换效率。在化学还原法中利用还原性的有机化学溶剂与溴化钠，可以很好的实现银离子的分离与还原，然后通过不同的还原剂浓度、反应温度、生长周期等，可以实现纳米棒的制备。完成纳米线的制备后，将纳米线作为银源，通过改变双氧水，硼氢化钠，柠檬酸钠的配比，反应时间等来完成银纳米三角片的制备。
上面结合附图对本发明实施例进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明一种基于银纳米三角片的薄膜太阳能电池前电极的制备方法的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种薄膜太阳能电池前电极的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1)一个制备AZO薄膜的步骤，以载玻片作为衬底，烘干后放入磁控溅射反应室，采用射频磁控溅射方法在载玻片上生长第一层AZO薄膜，溅射时腔体的温度为室温，溅射压强为1×10-4～5×10-4Pa，溅射气氛为氩气氛围，溅射薄膜的厚度为30～50nm，溅射功率为100w～120w，溅射时间为10～20min；
2）一个制备银纳米棒水溶液的步骤，在一个反应容器中加入低分子醇，然后将14～18g/L的硝酸银溶液和封端剂与溴化物的混合溶液加入到上述的反应容器中，在所述的封端剂与溴化物的混合溶液中，溶剂为低分子醇，所述的封端剂选自聚乙烯基吡咯烷酮均聚物，所述的封端剂的浓度为14～18g/L，所述的溴化物的浓度为1.3～1.5g/L，所述的低分子醇、硝酸银溶液和封端剂与溴化物的混合溶液的体积比为5.5～6:3:3，在170℃以下的温度条件下搅拌进行回流反应，获得银纳米棒胶体溶液，再经离心清洗，溶入水中，超声分散后得到银纳米棒水溶液；
3）一个制备银纳米三角形片的步骤，将获得的银纳米棒水溶液作为银源，溶入水溶液中，所述的银纳米棒水溶液与水的体积比为1:7～9，加入氧化剂与封端剂，所述的氧化剂选自过氧化氢，室温条件下搅拌进行反应，所述的氧化剂、封端剂和银纳米棒水溶液的体积比为1:2～4:28～32，所述的氧化剂的质量百分比浓度为20～40%，所述的封端剂的浓度为60～90mmol/L，反应8～15min后，再加入还原剂继续反应，所述的还原剂选自硼氢化钠，所述的还原剂的浓度为80～120mmol/L，所述的还原剂和银纳米棒水溶液的体积比为1:10～15，得黄色溶液，再向黄色溶液中滴加氧化剂，直至溶液颜色变为蓝色溶液，即为银纳米三角片水溶液，再经离心、洗涤，蒸发除去水，干燥后得到银纳米三角形片；
4）一个旋涂的步骤，将上述的银纳米三角形片充分溶解在异丙醇溶液中，利用旋涂机将上述的溶液均匀旋涂在步骤1）获得的AZO薄膜的表面，制备得到具有AZO薄膜层和银纳米三角形薄膜层的复合层样品；
5）将所述步骤制得的复合层样品放入恒温干燥箱内，使样品充分干燥，然后再用射频磁控溅射方法，在上述复合层样品的银纳米三角形薄膜层的另外一个侧面上生长第二层AZO薄膜，形成AZO/Ag/AZO三层膜结构，溅射时腔体的温度为室温，溅射压强为1×10-4～5×10-4Pa，溅射气氛为氩气氛围，溅射薄膜的厚度为30～50nm，溅射功率为100w～120w，溅射时间为10～20min，最终得到薄膜太阳能电池前电极。
2.如权利要求1所述的一种薄膜太阳能电池前电极的制备方法，其特征在于：在步骤1）中，先将载玻片清洗干净。
3.如权利要求1所述的一种薄膜太阳能电池前电极的制备方法，其特征在于：氩气的流量为8～20sccm。
4.如权利要求1所述的一种薄膜太阳能电池前电极的制备方法，其特征在于：所述的低分子醇选自乙二醇；所述溴化物选自NaBr；在155℃的温度条件下搅拌进行回流反应。
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Citations (2)
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