[发明专利]AZO/Ag/AZO薄膜太阳能电池前电极的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池前电极制备方法，特别是涉及一种透明导电膜的制备方法，应用于薄膜太阳能电池制备技术的领域。

背景技术

目前制备透明导电膜的方法主要包括：化学气相沉积法、溅射法、溶胶凝胶法、以及喷雾热解法等，已得到广泛研究ITO(掺锡氧化铟)透明导电膜、FTO(掺氟氧化锡)透明导电膜，二者均是集导电性和透光性于一身的优质透明导电薄膜材料，它们在可见光波长范围内都具有良好的透光性。并且ITO薄膜的电阻率较低，FTO薄膜的耐热性较好，因此受到研究者的重视，成为当前研究的热门课题。但它们同时也存在许多不尽如人意之处，例如ITO薄膜的耐热性较差，即薄膜在高温条件下电阻率增长较快。FTO 薄膜则存在电阻率较大的弊端。

银纳米颗粒在电学、光学、表面催化和传感等领域表现出优异的物理和化学特性,可作为介电材料、光敏感材料、生物传感器以及拉曼增强基底等，有着广泛的应用前景。银纳米颗粒具有较强表面等离子共振行为，共振吸收峰与颗粒的尺寸、形貌及颗粒的组装形态密切相关。用化学还原法则可以克服溅射法、电化学还原法、模板法、种子诱导法的成本较高、生长周期长且操作复杂等这些缺点。

基于AZO的可见光和太阳光红外波段吸收效率低，物理法制备Ag纳米颗粒成本较高，不能适应薄膜太阳能电池制备的产业化需要。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种AZO/Ag/AZO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AZO/Ag/AZO前电极，其中AZO层利用射频磁控溅射设备制得，Ag纳米层则利用液相化学还原法制备，能够在不高于200℃的较低温度条件下制备金属纳米银颗粒，本发明通过AZO/Ag/AZO三层膜结构改善了对可见光和红外光的吸收，获得了良好的效果。

为达到上述发明创造目的，本发明采用下述技术方案：

一种AZO/Ag/AZO薄膜太阳能电池前电极的制备方法，包括以下步骤：

a. 使用载玻片作为衬底，用分析纯丙酮，酒精和去离子水分别进行超声波清洗，使载玻片清洁，烘干后放入磁控溅射反应室，再用射频磁控溅射方法在载玻片上生长第一层AZO薄膜，溅射时腔体温度为室温，溅射压强即真空度为0.01Torr，溅射气氛为惰性气体氛围，溅射薄膜厚度为30~40nm；优选在90w、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10min~15min制备AZO薄膜；

b. 以硝酸银为溶质，并以无水低分子醇为溶剂，将无水低分子醇的硝酸银澄清溶液、还原剂澄清溶液和稳定剂澄清溶液均匀混合，在不高于200℃的温度条件下搅拌进行回流反应，获得银纳米颗粒胶体溶液，再经离心、蒸发除去低分子醇，干燥后得到粒径不大于15纳米的球状银纳米颗粒，然后通过旋涂法将粘稠性银溶液旋涂在所述步骤a中制备的AZO薄膜表面，控制匀胶机的转速为500rpm~1000rpm，制备得到具有AZO薄膜层和Ag纳米颗粒薄膜层的复合层样品；所述无水低分子醇优选采用乙二醇，所述还原剂澄清溶液优选采用聚乙烯基吡咯烷酮均聚物溶液，所述稳定剂澄清溶液优选采用丙烷；优选在120℃的温度条件下搅拌进行回流反应；

c. 将在所述步骤b制得的复合层样品放入恒温干燥箱内，调节温度50-60℃，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b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30~40nm，最终得到具有AZO/Ag/AZO复合薄膜层的太阳能电池前电极；优选在90w、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10min~15min制备AZO薄膜。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

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颗粒等离子体，并通过控制实验条件来形成不同大小、尺寸、形状的纳米颗粒、纳米线等，在化学还原法中利用还原性的有机化学溶剂，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颗粒、纳米线的制备；

2. 本发明克服了AZO太阳光红外波段吸收效率低及物理法制备Ag纳米颗粒成本较高的缺点，通过AZO/Ag/AZO三层膜结构和化学还原法制备银纳米颗粒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；