用于薄膜太陽能電池透明電極的iwo材料的制備方法
【專利說明】用于薄膜太陽能電池透明電極的IWO材料的制備方法
[0001]
技術領域
[0002]本發明涉及半導體陶瓷制品的制造，具體地說，本發明涉及一種用于薄膜太陽能電池透明電極的IW0材料的制備方法。
【背景技術】
[0003]在平板顯示器、低輻射節能玻璃、光伏電池和有機光電器件等領域，ΑΖ0、ΙΤ0透明電極的應用領域逐年增長，ΑΖ0是鋁摻雜的氧化鋅(ZnO)透明導電玻璃、ΙΤ0是一種N型氧化物半導體-氧化銦錫，ΙΤ0薄膜即銦錫氧化物半導體透明導電膜。提高透明電極的導電性能、提升電子迀移率和實現在低溫下薄膜生長的研究，具有廣闊的實際應用價值。通常有兩種方法來降低透明電極的電阻率:一是通過增加載流子濃度，二是增強電子迀移率。
[0004]然而，提高電子迀移率的同時往往增加了載流子濃度，由于載流子濃度增加同時增加了光學吸收作用，對提高光伏電池的轉化率不利。
【發明內容】
[0005]本發明需要解決的技術問題就在于克服現有技術的缺陷，提供一種用于薄膜太陽能電池透明電極的IW0材料的制備方法，本發明制備的IW0材料是一種陶瓷半導體材料，用所制得IW0陶瓷半導體材料磁控濺射生產透明導電膜，電阻率小于5X 10 4Ω.cm，在可見光區域400-900nm透過率大于83%，電子迀移率達到51cm2 /VS,載流子濃度2.6X 102°/厘米3，適合用于硅基或者CIGS薄膜太陽能電池。
[0006]為解決上述問題，本發明采用如下技術方案:
本發明用于薄膜太陽能電池透明電極的IW0材料的制備方法，包括下列步驟:
A.以純度大于4N、平均粒徑0.05-30微米的Ιη203粉體和W0 3粉體為作主原料，其中Ιη203粉體的重量比85%-99%，W03粉體的重量比1%_15%，摻雜主原料總重量的0%_6%的純度大于99.95%的Zn0、Nb205、Sn02、Mo03其中的一種或幾種，所有物料平均粒徑均為0.05-30微米;
B.將以上粉體與粉體總重量20-50%的去離子水混和，加入粉體總重量0.1-0.5%的有機助劑，用球磨機球磨混合16小時以上，得水漿；
C.步驟B所得的水漿，加入水漿總重量0.8-1.5%聚乙烯醇有機粘接劑，繼續球磨混合1-3小時；
D.對步驟C的產物進行噴霧干燥造粒，得平均粒徑50-300微米的靶材原料；
E.將步驟D所得靶材原料用100-200MPa冷等靜壓成型或凝膠注模成型得到相對密度大于50%的還體；
F.將此坯體300-600°C保溫2-5小時脫除有機添加劑；
G:在氧氣氣氛爐中或空氣爐中1300-1580°C燒結致密，得到相對密度大于98%的ITO陶瓷半導體材料，導電性能良好，體電阻率小于7X10 3Ω.cm。
[0007]優選的，所述的主原料中Ιη203粉體的重量比為90%_98%，W0 3粉體的重量比為
2%-10%ο
[0008]進一步優選的，所述有機助劑為三乙醇胺、聚丙烯酸銨或聚丙烯酸；所述有機粘接劑為聚乙烯醇或者聚丙烯酸銨。
[0009]本發明制造了一種導電性能良好的體電阻率小于7X10 3Ω.cm的氧化物半導體材料，用本發明制造的IW0陶瓷半導體材料磁控濺射生產的透明導電膜，電阻率小于5X10 4Ω.cm，在可見光區域(400-900nm)透過率大于83%，電子迀移率達到51cm2 /VS，載流子濃度2.6X102°/厘米3，同時獲得了比現有薄膜太陽能電池技術中ΑΖ0、ΙΤ0薄膜更高的電子迀移率，可以有效提高轉化率，同時耐候性優良，降低了在薄膜電池在使用過程中由于膜層性能惡化導致轉化效率下降的風險。
【具體實施方式】
[0010]
稱量純度為4N、平均粒徑1.0微米的Ιη203粉體1500克，加入60克平均粒徑5微米W03粉體，加入總重量2%的純度大于99.95%平均粒徑2微米的ZnO粉體，加入粉體總重量35%的去離子純水和粉體總重量0.5%的三乙醇胺，粉體總重量1%的聚乙烯醇有機助劑，用球磨機球磨混合12小時以上，料漿噴霧干燥造粒處理，得到平均粒子徑50微米的原料，使用冷等靜壓150MP的壓力成型得到相對密度大于55%的坯體，將此坯體在空氣爐中500°C保溫4小時脫除有機添加劑，升溫到1500°C燒結致密，得到相對密度大于98%的陶瓷半導體，將燒結體加工磨削到直徑76毫米厚度6毫米的IW0材料，測得材料的體電阻率小于3.3X 10 3 Ω.cm，在S頂560磁控濺射機中直流磁控鍍膜，功率100W，Ar2壓力0.5Pa，玻璃基板溫度常溫，濺射過程穩定，用XP-1臺階儀測量測得薄膜厚度300納米，CARY-100分光光度計測得400-900納米的可見光透過率84.3%，用四探針測試薄膜電阻率，用霍爾效應測試儀測試薄膜的電子迀移率、載流子濃度，數據分別為4.6X 10 4 Ω.cm和51.7 cm2 /VS和
2.65 X ΙΟ20/厘米3，薄膜微觀結構平滑致密綜合性能優良。
[0011]最后應說明的是:顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發明的保護范圍之中。
【主權項】
1.用于薄膜太陽能電池透明電極的IWO材料的制備方法，其特征在于，包括下列步驟: A.以純度大于4N、平均粒徑0.05-30微米的Ιη203粉體和WO 3粉體為作主原料，其中Ιη203粉體的重量比85%-99%，W03粉體的重量比1%_15%，摻雜主原料總重量的0%_6%的純度大于99.95%的Zn0、Nb205、Sn02、Mo03其中的一種或幾種，所有物料平均粒徑均為0.05-30微米; B.將以上粉體與粉體總重量20-50%的去離子水混和，加入粉體總重量0.1-0.5%的有機助劑，用球磨機球磨混合16小時以上，得水漿； C.步驟B所得的水漿，加入水漿總重量0.8-1.5%的有機粘接劑，繼續球磨混合1-3小時； D.對步驟C的產物進行噴霧干燥造粒，得平均粒徑50-300微米的靶材原料； E.將步驟D所得靶材原料用100-200MP冷等靜壓成型或凝膠注模成型得到相對密度大于50%的還體； F.將此坯體300-600°C保溫2-5小時脫除有機添加劑； G:在氧氣氣氛爐中或空氣爐中1300-1580°C燒結致密，得到相對密度大于98%的陶瓷半導體材料，即為IWO材料，導電性能良好，體電阻率小于7 X 10 3 Ω.cm。2.如權利要求1所述的用于薄膜太陽能電池透明電極的IWO材料的制備方法，其特征在于:所述的主原料中111203粉體的重量比為90%-98%，WO 3粉體的重量比為2%-10%。3.如權利要求2所述的用于薄膜太陽能電池透明電極的IWO材料的制備方法，其特征在于:所述有機助劑為三乙醇胺、聚丙烯酸銨或聚丙烯酸；所述有機粘接劑為聚乙烯醇或者聚丙烯酸銨。4.如權利要求3之任一所述的用于薄膜太陽能電池透明電極的IWO材料的制備方法，其特征在于:用所制得IWO陶瓷半導體材料磁控濺射生產透明導電膜，電阻率小于5Χ10-4Ω.cm，在可見光區域400-900nm透過率大于83%，電子迀移率達到51cm2 /VS，載流子濃度2.6X 102°/厘米3，適合用于硅基或者CIGS薄膜太陽能電池。
【專利摘要】本發明公開了一種用于薄膜太陽能電池透明電極的IWO材料的制備方法，<b>In2O3</b>粉體和<b>WO3</b>粉體，加水及有機助劑，有機粘接劑，球磨，噴霧干燥造粒，脫除有機添加劑；燒結致密，得到IWO陶瓷半導體材料，導電性能良好，體電阻率小于7×10-3Ω.cm。磁控濺射生產透明導電膜，電阻率小于<b>5</b>×10-4<b>Ω</b>.cm，在可見光區域透過率大于83%,電子遷移率達到51cm<b>2</b>/VS，載流子濃度2.6×10<b>20</b>/厘米<b>3</b>，獲得了比現有薄膜太陽能電池技術中AZO、ITO薄膜更高的電子遷移率，可以有效提高轉化率，耐候性優良，降低了在薄膜電池在使用過程中由于膜層性能惡化導致轉化效率下降的風險。
【IPC分類】H01L31/18
【公開號】CN105374901
【申請號】CN201510793319
【發明人】孔偉華
【申請人】南京迪納科光電材料有限公司
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年11月18日