[发明专利]一种氧化锌导电薄膜的制备方法

说明书

本发明属于光电材料技术领域，尤其涉及一种氧化锌导电薄膜的制备方法。本发明将水热合成法和磁控溅射法相结合,充分发挥两种方法的优点制备氧化锌导电薄膜，得到的氧化锌导电薄膜的透光率可达到88％以上，电阻率在1.5×10^‑4Ω·cm以下，而目前的大部分氧化锌导电薄膜的透光率在85％以下，电阻率在5×10^‑4Ω·cm以上，本发明方法制备的氧化锌导电薄膜仅含锌、铝等绿色材料，具有环境友好，来源丰富等优点，能够满足绿色可持续发展要求，特别适合现代农业绿色发展要求和建设光伏温室的需求。

技术领域

本发明涉及光电材料技术领域，尤其涉及一种氧化锌导电薄膜的制备方法。

背景技术

由于柔性薄膜太阳能光伏电池自身轻便的特点和广泛的应用领域，近几年来已经成为了光伏领域中的一个研究热点，其中对柔性透明导电薄膜的研究也迅速发展。目前被研究较多的柔性透明导电薄膜主要有：氧化铟锡柔性透明导电薄膜、氧化锌柔性透明导电薄膜、纳米银线柔性透明导电薄膜、石墨烯柔性透明导电薄膜和纳米纤维素柔性透明导电薄膜。

氧化铟锡柔性透明导电薄膜使用的铟和锡是稀有金属，在地壳中含量较少，成本较高，特别是铟在地壳中仅含0.1ppm，限制了它的可持续发展，而且铟具有毒性，对我们的健康和环境不利，这也就限制了它的应用领域；纳米银线柔性透明导电薄膜存在制备成本高，温度高和周期长的问题；石墨烯柔性透明导电薄膜使用的石墨烯存在制备过程复杂，价格昂贵且经济效益低的问题；纳米纤维素柔性透明导电薄膜使用的纳米纤维素的工艺相当繁琐且成本昂贵。

氧化锌柔性透明导电薄膜是由于氧化锌具有优异光电性质而被广泛研究。近年来，为了提高氧化锌基透明导电薄膜的光电等性能，很多研究者致力于向氧化锌基透明导电薄膜中掺杂B、Al、Ga或In等元素来降低ZnO透明导电薄膜的电阻率，并能提高其在可见光区域的透光率。其中，Al掺杂ZnO透明导电薄膜的研究水平已达到与氧化铟锡导电薄膜相媲美的水平，而且还具有低成本和环保的优点。因此，氧化锌柔性透明导电薄膜被认为最具开发性的导电薄膜材料，是迄今为止氧化铟锡柔性透明导电薄膜的最佳替代品。

然而，现有工艺制备的氧化锌柔性透明导电薄膜的光电性能有待提高，限制了其应用领域。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氧化锌导电薄膜的制备方法，提高氧化锌导电薄膜的透光率，并降低电阻率。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种氧化锌导电薄膜的制备方法，包括以下步骤：

1)采用水热合成法，在衬底上生长一层氧化锌纳米结构阵列，得到衬底-氧化锌纳米薄膜；

2)采用磁控溅射法在所述衬底-氧化锌纳米薄膜上沉积三氧化铝层，得到衬底-氧化锌纳米结构阵列-三氧化铝薄膜；

3)采用磁控溅射法在所述衬底-氧化锌纳米结构阵列-三氧化铝薄膜上沉积铝掺杂氧化锌层，得到氧化锌导电薄膜。

优选的，所述衬底为聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚碳酸酯。

优选的，所述衬底在使用前进行超声清洗，所述超声的功率为30～50kHz，时间为25～35min。

优选的，所述水热合成法的步骤包括：

将六水合硝酸锌、六亚甲基四胺和水混合，得到前驱体溶液；

将衬底浸没于所述前驱体溶液中，进行水热反应，得到衬底-氧化锌纳米薄膜。

优选的，所述六水合硝酸锌和六亚甲基四胺的摩尔比为1:0.5～2。

优选的，所述水热反应的温度为70～100℃，时间为4～6h。