AZO/Ag/AZO薄膜太陽能電池前電極的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種太陽能電池前電極制備方法，特別是涉及一種透明導電膜的制備方法，應用于薄膜太陽能電池制備技術的領域。
【背景技術】
[0002]目前制備透明導電膜的方法主要包括:化學氣相沉積法、濺射法、溶膠凝膠法、以及噴霧熱解法等，已得到廣泛研宄ITO(摻錫氧化銦)透明導電膜、FTO(摻氟氧化錫)透明導電膜，二者均是集導電性和透光性于一身的優質透明導電薄膜材料，它們在可見光波長范圍內都具有良好的透光性。并且ITO薄膜的電阻率較低，FTO薄膜的耐熱性較好，因此受到研宄者的重視，成為當前研宄的熱門課題。但它們同時也存在許多不盡如人意之處，例如ITO薄膜的耐熱性較差，即薄膜在高溫條件下電阻率增長較快。FTO薄膜則存在電阻率較大的弊端。
[0003]銀納米顆粒在電學、光學、表面催化和傳感等領域表現出優異的物理和化學特性，可作為介電材料、光敏感材料、生物傳感器以及拉曼增強基底等，有著廣泛的應用前景。銀納米顆粒具有較強表面等離子共振行為，共振吸收峰與顆粒的尺寸、形貌及顆粒的組裝形態密切相關。用化學還原法則可以克服濺射法、電化學還原法、模板法、種子誘導法的成本較高、生長周期長且操作復雜等這些缺點。
[0004]基于AZO的可見光和太陽光紅外波段吸收效率低，物理法制備Ag納米顆粒成本較高，不能適應薄膜太陽能電池制備的產業化需要。
【發明內容】
[0005]為了解決現有技術問題，本發明的目的在于克服已有技術存在的不足，提供一種AZ0/Ag/AZ0薄膜太陽能電池前電極的制備方法，結合物理-化學方法制備AZ0/Ag/AZ0前電極，其中AZO層利用射頻磁控濺射設備制得，Ag納米層則利用液相化學還原法制備，能夠在不高于200°C的較低溫度條件下制備金屬納米銀顆粒，本發明通過AZ0/Ag/AZ0三層膜結構改善了對可見光和紅外光的吸收，獲得了良好的效果。
[0006]為達到上述發明創造目的，本發明采用下述技術方案:
一種AZ0/Ag/AZ0薄膜太陽能電池前電極的制備方法，包括以下步驟:
a.使用載玻片作為襯底，用分析純丙酮，酒精和去離子水分別進行超聲波清洗，使載玻片清潔，烘干后放入磁控濺射反應室，再用射頻磁控濺射方法在載玻片上生長第一層AZO薄膜，濺射時腔體溫度為室溫，濺射壓強即真空度為0.0lTorr，濺射氣氛為惰性氣體氛圍，派射薄膜厚度為30~40nm ;優選在90w、100w或120w的派射功率條件下，優選在1sccm的氬氣氛圍下，優選派射10min~15min制備AZO薄膜；
b.以硝酸銀為溶質，并以無水低分子醇為溶劑，將無水低分子醇的硝酸銀澄清溶液、還原劑澄清溶液和穩定劑澄清溶液均勻混合，在不高于200°C的溫度條件下攪拌進行回流反應，獲得銀納米顆粒膠體溶液，再經離心、蒸發除去低分子醇，干燥后得到粒徑不大于15納米的球狀銀納米顆粒，然后通過旋涂法將粘稠性銀溶液旋涂在所述步驟a中制備的AZO薄膜表面，控制勾膠機的轉速為500rpm~1000rpm，制備得到具有AZO薄膜層和Ag納米顆粒薄膜層的復合層樣品；所述無水低分子醇優選采用乙二醇，所述還原劑澄清溶液優選采用聚乙烯基吡咯烷酮均聚物溶液，所述穩定劑澄清溶液優選采用丙烷；優選在120°C的溫度條件下攪拌進行回流反應；
c.將在所述步驟b制得的復合層樣品放入恒溫干燥箱內，調節溫度50-60°C，15-30分鐘后使樣品充分干燥，然后再用射頻磁控濺射方法在所述步驟b制備的銀薄膜表面上生長第二層AZO薄膜，濺射時腔體溫度為室溫，濺射壓強即真空度為0.0lTorr，濺射薄膜厚度為30~40nm，最終得到具有AZ0/Ag/AZ0復合薄膜層的太陽能電池前電極；優選在90w、10w或120w的派射功率條件下，優選在1sccm的氬氣氛圍下，優選派射10min~15min制備AZO薄膜。
[0007]本發明與現有技術相比較，具有如下顯而易見的突出實質性特點和顯著優點:
1.本發明利用物理濺射制備AZO層，利用化學實驗的方法制備銀納米顆粒等離子體，并通過控制實驗條件來形成不同大小、尺寸、形狀的納米顆粒、納米線等，在化學還原法中利用還原性的有機化學溶劑，可以很好的實現銀離子的分離與還原，然后通過不同的還原劑濃度、反應溫度、生長周期等可以實現納米顆粒、納米線的制備；
2.本發明克服了AZO太陽光紅外波段吸收效率低及物理法制備Ag納米顆粒成本較高的缺點，通過AZ0/Ag/AZ0三層膜結構和化學還原法制備銀納米顆粒的方法來改善其對可見光和紅外光的吸收，獲得了良好的效果；
3.本發明綜合了物理磁控濺射和液相化學還原方法，分別獲得了三層膜中的AZO層和Ag納米顆粒層，利用此方法獲得的薄膜太陽電池前電極，在銀納米顆粒等離子體共振吸收方面的應用上將會有較大的發展空間；
4.本發明通過Ag納米顆粒的加入，起到了降低AZ0/Ag/AZ0三層膜電阻率的作用，同時該三層膜相互之間對光會產生一定的干涉作用，以及Ag納米顆粒的排布會對光的紅外波段產生共振吸收作用，這些都對該AZ0/Ag/AZ0三層膜的光學電學性能產生了很好的優化。
【附圖說明】
[0008]圖1是本發明優選實施例生長出的銀納米顆粒SEM圖譜。
[0009]圖2是利用紫外-可見分光光度計測得的本發明優選實施例中制備的納米銀顆粒分布圖。
【具體實施方式】
[0010]本發明的優選實施例詳述如下:
在本實施例中，一種AZ0/Ag/AZ0薄膜太陽能電池前電極的制備方法，包括以下步驟:
a.AZO層的制備:是利用射頻磁控派射設備，在90w的派射功率條件下，在1sccm的氬氣的氛圍下，濺射15min制備，具體步驟如下:
I)將普通的載玻片切割成大小為IcmX Icm大小，分別用丙酮、乙醇和去離子水超聲清洗樣品的表面，然后用氮氣吹干； 2)打開磁控濺射腔室，裝靶材，放入載玻片；
3)抽真空，使其達到2*10_4Pa左右；
4)通氬氣，氬氣流量為1sccm；
5)打開射頻濺射開關，調節90w的濺射功率；
6)進行派射。派射時間為15min。
[0011]b.銀納米顆粒的制備:用恒溫磁力攪拌器來控制溶液反應的溫度，利用三口燒瓶來實現溶劑的添加和溶液的回流，使用的有機溶劑分別為乙二醇和異丙醇，溶質為聚乙烯基吡咯