[发明专利]一种透明导电材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种透明导电材料及其制备方法，以硅片为基材，在硅片上旋涂有一层聚(3，4‑乙撑二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐溶液，且该溶液中掺杂一定体积比的二甲基亚砜；其中：聚(3，4‑乙撑二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐的体积比为1:20，两者混合后形成质量分数大于97%的水溶液；聚(3，4‑乙撑二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐溶液与二甲基亚砜的体积比为100:5。本发明利用PEDOT:PSS代替ITO并作为空穴传输层，不仅具有较高的电导率和透光率，而且只需要通过旋涂法就可以制备PEDOT:PSS薄膜，可以获得较高转换效率的太阳能电池。

技术领域

本发明属于太阳能发电技术领域，尤其是涉及一种透明导电材料及其制备方法。

背景技术

透明导电氧化物薄膜(TCO)具有电阻率低、可见光透过率高等优点，被广泛应用于薄膜太阳电池的减反射层和前电极，TCO性能的优劣会对薄膜太阳电池的性能产生直接影响。目前最具代表性的TCO是锡掺杂氧化铟ITO。ITO具有体心立方铁锰矿结构，是一种重掺杂、高简并的n型半导体材料，由于其具有导电性能好(电导率约为104S/cm)、可见光透过率高(大于85％)等优良的光电特性而广泛应用于太阳能电池的面电极。制备ITO薄膜的方法有很多种，目前工业上应用较广的镀膜方法是磁控溅射法，这种方法的主要缺点是所需设备需要高压或大功率直流电源，在沉积过程中需要调节溅射气体流量、压强和对衬底加热，工艺比较复杂；其次，该法的影响因素较多，尤其是ITO靶材质量的影响，要获得高性能的ITO薄膜，必须有高质量的ITO靶材。

结构最简单的传统单晶硅太阳能电池如图1所示，在一块n型(或p型，本发明以n型硅片为衬底)的半导体单晶c-Si(n)上，用适当的工艺方法(如等离子体化学气相沉积法)沉积p型(或n型)非晶硅a-Si(p)，然后在上表面镀一层ITO薄膜，最后在硅片正反两侧分别镀上Ag金属栅线电极和全Al背金属电极，形成一个最简单的太阳能电池。这种方法在制备pn结以及制备ITO薄膜过程中需要大型仪器设备和复杂的工艺手段，且耗时长，能耗高。

发明内容

为克服上述缺陷，本发明提出的技术方案是这样的：

一种透明导电材料，以硅片为基材，其特征在于：硅片上旋涂有一层聚(3，4-乙撑二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐溶液，且该溶液中掺杂一定体积比的二甲基亚砜；其中：聚(3，4-乙撑二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐的体积比为1:20，两者混合后形成质量分数大于97％的水溶液；聚(3，4-乙撑二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐溶液与二甲基亚砜的体积比为100:5。

本发明提出的另一个技术方案是这样的：

一种透明导电材料的制备方法，包括如下步骤：

1)准备作为基材的硅片；

2)配制聚(3，4-乙撑二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐溶液：取体积比为1:20的聚(3，4-乙撑二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐，分散在水中，形成质量分数大于97％的水溶液；

3)将步骤2)所得的溶液与二甲基亚砜配制成体积比为100:5的混合溶液；

4)在步骤3)所得的混合溶液中加入0.1-0.2％的粘稠剂，震荡摇匀；

5)清洁硅片基材，将步骤4)所得的溶液旋涂在硅片上，厚度为30nm，再置于热台上140℃条件下退火10min；

6)用真空蒸发镀膜机在1E-5Pa的条件下分别在上表面、下表面蒸镀100nm的Ag栅电极和100nm全Al背电极。

本发明中，聚(3，4-乙撑二氧噻吩)简称PEDOT，其结构式如式I所示，其中1000＜n＜100000；聚苯乙烯磺酸盐简称PSS，其结构式如式II所示，其中1000＜n＜100000；二甲基亚砜简称DMSO。在本发明中，只需要在清洗好后的n型单抛硅片上，利用旋涂机旋涂一层掺DMSO的PEDOT:PSS薄层，最后在前表面和背表面利用真空蒸发镀膜机蒸镀金属电极。