一種太陽能電池的背電極Mo薄膜及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于光纖材料領域，提供了一種太陽能電池的背電極Mo薄膜及其制備方法，所述太陽能電池的背電極Mo薄膜制備方法，首先，選擇普通玻璃（載玻片）、鈉鈣玻璃或不銹鋼為基體，將其進行潔凈處理，并采用高純氮氣吹干備用，其次，采用磁控濺射法在基體上沉積一層金屬層，然后再在金屬層沉積Mo薄膜。該制備方法簡單、易于操作、可重復性強和可精確控制Mo薄膜的厚度，同時，該方法制備的Mo薄膜具有膜基結合力高、電導率低的優(yōu)點。
【專利說明】一種太陽能電池的背電極Mo薄膜及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于薄膜太陽能電池【技術領域】，具體涉及一種太陽能電池的背電極Mo薄膜及其制備方法。
【背景技術】
[0002]太陽能電池作為新能源的一種利用形式，其具有永久性，清潔性以及穩(wěn)定性，從而深得人們的青睞。目前，關于太陽能電池的研究正進行的如火如荼。太陽能電池的主要結構包括襯底，背電極，吸收層，窗口層，電極。縱觀目前的研究發(fā)現(xiàn)，眾學者的研究主要集中在吸收層結構及性能的提高上。而對于背電極的研究卻鮮有報道。經(jīng)過調研，Mo薄膜作為太陽能電池的背電極，其質量對電池的短路電流、填充因子及串聯(lián)電阻等影響重大。
[0003]在太陽能電池中，影響電池性能的，與背電極Mo薄膜質量相關的因素包括:1、所選襯底的自然性能與缺陷；2、襯底清洗的潔凈程度；3、Mo薄膜和CIGS薄膜界面處MoSe2存在的可能形態(tài)；4、Na離子通過Mo薄膜向CIGS層中的擴散；5、Mo薄膜和襯底、Mo薄膜和CIGS薄膜之間的附著性。
[0004]從上述結果來看，Mo薄膜的質量對電池的制備以及性能具有十分重要的作用。而在已有的研究過程中發(fā)現(xiàn)，濺射在玻璃襯底上的金屬背電極Mo薄膜與襯底的結合力較弱，有的在沉積CIGS薄膜的過程中脫落，有的在緩沖層工序中脫落。因此，研究Mo薄膜與襯底的附著力的提高方法變得尤為重要。這對電池的進展具有至關重要的作用。針對這個問題，已有John H.Scofield等提出分別在高氣壓和低氣壓下制備雙層Mo薄膜的方法，這很好的解決了 Mo薄膜與基體結合力差的問題，莊大明等及黃素梅等提出了使用CiuMo合金靶或Cu靶、Mo靶共濺射與基體結合力良好的Cu-Mo合金薄膜作為背電極的方法。方小紅等提出以柔性材料鈦箔或不銹鋼箔為基體時，首先在基體上制備一層金屬Cr，再制備一層金屬Mo電極，以此來提高Mo薄膜附著力的方法。
【發(fā)明內容】
[0005]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一方面，提供了一種簡單、易于操作、可重復性強和可精確控制Mo薄膜的厚度的太陽能電池的背電極Mo薄膜的制備方法，包括下述步驟:
(1)基體的選擇；
(2)基體的清洗:將基體在丙酮、無水乙醇和去離子水中超聲波中清洗，然后用高純氮氣吹干；
(3)金屬層的制備:
采用直流電源、直流脈沖電源或射頻電源，以單一金屬Al為靶材，電流為0.5A-2A，工作壓強為lPa_5Pa，在所述基體上制備得到金屬Al的金屬層；或
采用金屬Al與Mo的合金靶濺射得到金屬Al與Mo混合的金屬層；或采用金屬Al靶與Mo靶共濺射制備得到金屬Al與Mo混合的金屬層。
[0006](4) Mo薄膜的制備: 采用直流電源、直流脈沖電源或射頻電源在所述已鍍有金屬八1的金屬層或金屬八1與10混合的金屬層的基體上沉積一層10薄膜，其中，10靶的靶電流為0.6八-2八，工作壓強為0.05？&-0.5？80
[0007]具體地，在步驟(1)中，所述基體為載玻片、鈉鈣玻璃或不銹鋼。
[0008]具體地，在步驟(2)中，所述超聲波清洗的時間為5-150111。
[0009]具體地，在步驟⑶中，所述金屬層的厚度為8-10011111。
[0010]具體地，在步驟(4)中，所述10薄膜的厚度為0.5-1.2皿。另一方面，提供了一種太陽能電池的背電極10薄膜，該太陽能電池的背電極10薄膜由上述太陽能電池的背電極10薄膜的制備方法制備而成，所述太陽能電池的背電極10薄膜包括依次層疊設置的基體、金屬層和10薄膜；所述金屬層沉積在所述基體上，所述10薄膜沉積在所述金屬層上。
[0011]具體地，所述金屬層為單一金屬八1的金屬層或金屬八1與10混合的金屬層。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明技術方案中，采用磁控濺射法在基體上制備一金屬層，然后在金屬層上制備10薄膜，該制備方法簡單、易于操作、可重復性強和可精確控制10薄膜的厚度，同時，該方法制備的10薄膜具有膜基結合力高、電導率低的優(yōu)點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]為了更清楚地說明本發(fā)明的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0014]圖1是本發(fā)明實施例提供的太陽能電池的背電極10薄膜的制備方法流程圖。
[0015]圖2是本發(fā)明實施例提供的太陽能電池的背電極10薄膜的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0016]下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。
[0017]本發(fā)明實施例提供了一種太陽能電池的背電極10薄膜的制備方法，其制備方法參見圖1所示，包括下述步驟:
301、基體的選擇；
302、基體的清洗:將基體在丙酮、無水乙醇和去離子水中超聲波中清洗，然后用高純氮氣吹干；
303、金屬層的制備:
采用直流電源、直流脈沖電源或射頻電源，以單一金屬八1為靶材，電流為0.5八-2八，工作壓強為在所述基體上制備得到金屬八1的金屬層；或
采用金屬八1與10的合金靶濺射得到金屬八1與10混合的金屬層；或采用金屬八1靶與10靶共濺射制備得到金屬八1與10混合的金屬層。
[0018]304、10薄膜的制備:
采用直流電源、直流脈沖電源或射頻電源在所述已鍍有金屬八1的金屬層或金屬八1與10混合的金屬層的基體上沉積一層10薄膜，其中，10靶的靶電流為0.6八-2八，工作壓強為0.05？&-0.5？80
[0019]具體的，上述步驟301中，用于制備太陽能電池的背電極10薄膜的基板可為玻璃、陶瓷、金屬、塑料基板，優(yōu)選地，所述基體為載玻片、鈉鈣玻璃或不銹鋼。
[0020]該302步驟中，所述基板使用前需要經(jīng)過清洗，玻璃基板的清洗方法為依次用丙酮、乙醇及去離子水超聲清洗1?20-1超聲功率為300?600^然后用高純氮氣吹干。
[0021]上述步驟303中，金屬層的制備采用磁控濺射法，利用直流電源，直流脈沖電源或射頻電源，用單一金屬八1 (01-, 011,仏，八11)靶材在靶電流為0.5八-2八，工作壓強為1？3-5？3時在清潔的基體上制備厚度為8-10011111的金屬八1 (01-, 011,仏，八11)層；
或者采用金屬八1 (0, 八8，如)與尬)的合金祀派射10與金屬的混合層；或者采用金屬八1 (01-, 011,仏，^11)祀與10祀共派射制備金屬與10的混合層，這樣，在基體上沉積金屬層，保證了膜基結合力。
[0022]上述步驟304中，10薄膜的制備采用直流電源、直流脈沖電源或射頻電源在所述已鍍有金屬八1的金屬層或金屬八1與10混合的金屬層的基體上沉積一層10薄膜，其中，10靶的靶電流為0.6八-2八，工作壓強為0.05^8-0.5？3，這樣，薄膜具有良好的電學性能及附著力，且薄膜厚度可精確控制，減少薄膜內針孔。
[0023]本發(fā)明提供了一種太陽能電池的背電極10薄膜的制備方法，該方法采用磁控濺射法在基體上制備一金屬層，然后在金屬層上制備10薄膜，該方法制備的10薄膜具有膜基結合力高、電導率低的特點，同時，該制備方法簡單、易于操作、可重復性強和可精確控制膜層厚度。
[0024]相應地，如圖2所示，本發(fā)明實施例還提供了一種太陽能電池的背電極10薄膜，其由上述制備方法制備而成，該太陽能電池的背電極10薄膜具有膜基結合力高、電導率低的優(yōu)點。
[0025]具體的，該太陽能電池的背電極10薄膜包括依次層疊設置的基體10、金屬層20和10薄膜30 ；所述金屬層20沉積在所述基體10上，所述10薄膜30沉積在所述金屬層20上，優(yōu)選的，所述太陽能電池的背電極10薄膜為在清潔的基體10上以單一金屬八1(0X11、八8、八。)革巴制備一層厚度為8-100鹽的八1 011 ?八呂、八11)金屬層20之后以純10革巴在其上制備一層厚度為0.8110-1.2110的10薄膜30 ；或者所述太陽能電池的背電極10薄膜也可以在清潔的基體10上首先以金屬八1與10的合金靶濺射制備一層厚度為8-10011111的八1 011 ?八呂、^11)與10混合的金屬層20，然后以純10祀在其上制備一層厚度為0.8-1.211111的10薄膜30 ；或者所述太陽能電池的背電極10薄膜也可以在清潔的基體10上首先以金屬八1 ((^、(^、仏、八11)靶和10靶共濺射制備一層厚度為8-10011111的八1 (01-,(^、仏、八11)與10混合的金屬層20，然后以純10祀在其上制備一層厚度為0.8-1.211111的10薄膜30。
[0026]現(xiàn)結合具體實例，對本發(fā)明實施例摻太陽能電池的背電極10薄膜及其制備方法進行進一步詳細說明。
[0027]實施例1
太陽能電池的背電極10薄膜的制備方法，包括如下步驟:
(1)基體選擇:以不銹鋼為基體；
(2)基體清洗:依次在丙酮，無水乙醇及去離子水中清洗1501??！，并用高純氮氣吹干；
(3)金屬層制備:利用直流電源采用純0靶在靶電流為0.8八，工作壓強為3.2？3時在清潔的基體上制備厚度為1511111的0薄膜；
(4)10薄膜制備:利用直流電源采用純10靶在靶電流為1八，工作氣壓為0.1？3時在含有純0鍍層的基體上制備厚度為111111的10薄膜；
(5)本實施例制備的太陽能電池的背電極10薄膜的電學性能達到8X10—4%111，與基體的結合力通過1:叩6-1:681:。
[0028]實施例2
太陽能電池的背電極10薄膜的制備方法，包括如下步驟:
(1)基體選擇:以普通載玻片為基體；
(2)基體清洗:依次在丙酮，無水乙醇及去離子水中清洗501??！，并用高純氮氣吹干；
3)過渡層金屬層制備:利用直流電源采用純八1靶在靶電流為1八，工作壓強為3.8？3時在清潔的基體上制備厚度為5011111的八1薄膜；
(4)10薄膜制備:利用直流電源采用純10靶在靶電流為1.3八，工作氣壓為0.15？3時在含有純八1鍍層的基體上制備厚度為1.111111的10薄膜；
(5)本實施例制備的太陽能電池的背電極10薄膜的電學性能達到6.5X10—% %111，與基體的結合力通過1:叩6-1:681:。
[0029]實施例3
太陽能電池的背電極10薄膜的制備方法，包括如下步驟:
(1)基體選擇:以鈉鈣玻璃為基體；
(2)基體清洗:依次在丙酮，無水乙醇及去離子水中清洗1001??！，并用高純氮氣吹干；
(3)過渡層金屬層制備:利用直流電源采用純。靶在靶電流為1.2八，工作壓強為2.5？3時在清潔的基體上制備厚度為3011111的⑶薄膜；
(4)10薄膜制備:利用直流電源采用純10靶在靶電流為1.5八，工作氣壓為0.3？3時在含有純。鍍層的基體上制備厚度為0.811111的10薄膜；
(5)本實施例制備的太陽能電池的背電極10薄膜的電學性能達到7X10—%?III，與基體的結合力通過1:叩6-1:681:。
[0030]以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種太陽能電池的背電極Mo薄膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)基體的選擇； (2)基體的清洗:將基體在丙酮、無水乙醇和去離子水中超聲波中清洗，然后用高純氮氣吹干； (3)金屬層的制備: 采用直流電源、直流脈沖電源或射頻電源，以金屬Al為靶材，電流為0.5A-2A，工作壓強為lPa-5Pa，在所述基體上制備得到單一金屬Al的金屬層；或 采用金屬Al與Mo的合金靶濺射得到金屬Al與Mo混合的金屬層；或 采用金屬Al靶與Mo靶共濺射制備得到金屬Al與Mo混合的金屬層； (4)Mo薄膜的制備: 采用直流電源、直流脈沖電源或射頻電源在所述已鍍有金屬Al的金屬層或金屬Al與Mo混合的金屬層的基體上沉積一層Mo薄膜，其中，Mo靶的靶電流為0.6A-2A，工作壓強為0.05Pa_0.5Pa。
2.根據(jù)權利要求1所述的太陽能電池的背電極Mo薄膜的制備方法，其特征在于，在步驟(I)中，所述基體為載玻片、鈉鈣玻璃或不銹鋼。
3.根據(jù)權利要求1所述的太陽能電池的背電極Mo薄膜的制備方法，其特征在于，在步驟(2)中，所述超聲波清洗的時間為5-15min。
4.根據(jù)權利要求1所述的太陽能電池的背電極Mo薄膜的制備方法，其特征在于，在步驟(3)中，所述金屬層的厚度為8-100nm。
5.根據(jù)權利要求1所述的太陽能電池的背電極Mo薄膜的制備方法，其特征在于，在步驟(4)中，所述Mo薄膜的厚度為0.5-1.2um。
6.一種太陽能電池的背電極Mo薄膜，其特征在于，由權利要求1-5任一項所述太陽能電池的背電極Mo薄膜的制備方法制備而成，所述太陽能電池的背電極Mo薄膜包括依次層疊設置的基體、金屬層和Mo薄膜；所述金屬層沉積在所述基體上，所述Mo薄膜沉積在所述金屬層上。
7.根據(jù)權利要求6所述的太陽能電池的背電極Mo薄膜，其特征在于，所述金屬層為單一金屬Al的金屬層或金屬Al與Mo混合的金屬層。
【文檔編號】H01L31/0224GK104393064SQ201410597967
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年10月31日 優(yōu)先權日:2014年10月31日
【發(fā)明者】徐東, 仁昌義 申請人:徐東