一种高雾度复合透明导电电极的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高雾度复合透明导电电极的制备方法，包括以下步骤：(1)调制龟裂液；(2)制作龟裂模板；(3)沉积金属薄膜；(4)去除龟裂模板；(5)沉积金属氧化物；(6)配制刻蚀液；(7)刻蚀复合薄膜，获得高雾度复合透明导电电极。该方法制成的复合透明导电电极具有较高的雾度，对入射光具有很好的散射能力，能极大增强薄膜电池半导体层对光的吸收，进而增加短路光电流密度，最终提高太阳能电池的光电转换效率。此外，该复合电极还具有表面电阻低、透光率较高以及环境稳定性好等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于透明导电电极制备
，具体涉及。
技术介绍
透明导电前电极是太阳能电池一个极其重要的组成部分，对太阳能电池的短路电流，填充因子等有着显著的影响。一般来说，透明导电电极是指对入射光波长范围在380nm到780nm之间的光谱的透射率大于80 %，且电阻率低于10 3 Ω.cm的薄膜电极。1907年Badeker首次报道半透明导电CdO材料。直到第二次世界大战，透明导电薄膜材料才得到足够的重视和应用。如今，透明导电薄膜材料(如IT0(Indiumtin oxide)、FTO(fluorine-doped tin oxide))已广泛应用于平板显示，智能玻璃和太阳能电池中。从物理角度看，物质的透光性和导电性是一对基本矛盾。一种材料要具备良好的导电性，必须同时有较高的载流子浓度和较高的载流子迀移率，然而较高浓度的载流子会通过吸收光子来提高材料对光的吸收率，从而降低其透射率。从Cd0、IT0到AZ0(Al-doped ZnO);从金属薄膜到聚合物薄膜；从单一组分到多元材料；对透明导电薄膜的研究一直围绕这一矛盾展开。金属氧化物ΙΤ0在可见光区具有较高的光透过率和较低的电阻率，在过去50年来一直是透明导电电极研究和应用的热点。然而，ΙΤ0质脆易碎、ΙΤ0中铟元素价格高昂、ΙΤ0应用于太阳能电池时在等离子体中不够稳定以及ΙΤ0表面织构难以制备以提高其雾度等限制了其在太阳能电池上的使用。与ΙΤ0相比，ΑΖ0薄膜的光电性能相当，并且具有无毒、易于实现掺杂、易于刻蚀(以提高雾度)、在氢等离子体中化学稳定性高、资源丰富、价格便宜等优点，已成为研究热点。近年来随着纳米新材料和新结构的发展，透明导电电极开拓的一个新领域是二维纳米新材料，与结构薄膜电极，例如高聚物导电薄膜，碳纳米管膜，石墨稀膜，纳米金属线膜以及金属网格膜。高聚物导电薄膜本身的导电性不是很好；石墨烯薄膜具有很好的柔性和高载流子迀移率，但量产技术尚未成熟；碳纳米管薄膜需要较大长径比，且碳管的均匀分散和碳管之间的欧姆电阻问题限制了薄膜的面内导电性；金属纳米线膜虽然采用液相法能够降低成本，但是均匀分散金属纳米线还是个难题，而且金属纳米线与衬底或者活化层的接触电阻及其附着力问题难以解决。透明导电薄膜除了优良的导电性，还需要优良的光透射率，光电导率之比ο d。决定电极面电阻，ο _决定薄膜光透过率)很好的描述透明导电薄膜的光电性能。研究表明:一般碳纳米管光电导率之比为6?14，石墨烯为?70，ΙΤ0为120-200，纳米金属银线电极为215，而金属网格电极可以达到更高。由此可以看出金属网格具有优异的导电性和透光性。此外，金属网格电极还具有优良的附着力，较好的表面平整性以及较强的耐饶曲性，因而金属网格电极将成为ΙΤ0的有利竞争者。然而，金属网格电极的雾度很小，而太阳能电池所用的透明导电电极则要求有一定的雾度，故需要采取措施提高其雾度。综上所述，单一透明电极总有一些缺陷，这限制了其应用。为了满足要求，我们可通过电极复合的方式补偿其缺点，同时保持各自的优点。例如，金属银纳米线(AgNW)和石墨烯的复合，覆盖在银纳米线上的石墨烯隔绝了银纳米线和外界环境，从而提高了银纳米线的环境稳定性，而银纳米线优异的导电性使得该复合电极导电性极佳。金属网格光电性能佳但雾度很低，较薄的织构金属氧化物雾度高但光电性能不佳；因而，我们期望通过金属网格与金属氧化物的复合，实现较佳的光透性、较小的电阻以及较高的雾度，从而提高太阳能电池的光电转换效率。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的在于提供，该制备方法将金属网格和表面织构的金属氧化物复合，能制备出表面电阻低、透光率和雾度高的前电极，能提高太阳能电池的效率，适合大面积生产。本专利技术的目的还在于提供采用上述高雾度复合透明导电电极的制备方法制成的高雾度复合透明导电电极，该高雾度复合透明导电电极表面电阻低、透光率和雾度高，且具有良好的机械和环境稳定性。本专利技术的第一个目的是通过如下技术方案来实现的:，包括以下步骤:(1)调制龟裂液:采用有机高分子材料调制成龟裂液；(2)制作龟裂模板:取衬底，采用龟裂液在衬底上沉积一层均匀的龟裂薄膜，所述龟裂薄膜自然龟裂形成龟裂模板；(3)沉积金属薄膜:采用磁控溅射法在龟裂模板上沉积一层致密的金属薄膜；(4)去除龟裂模板:将衬底上的龟裂模板去除，在衬底上形成金属网格透明薄膜；(5)沉积金属氧化物:在金属网格透明导电薄膜表面沉积一层致密的金属氧化物，得低雾度复合透明导电电极；(6)配制刻蚀液:采用冰醋酸、浓盐酸和去离子水制成刻蚀液；(7)刻蚀复合薄膜:将低雾度复合透明导电电极在刻蚀液中浸泡后，取出清洗后即得高雾度复合透明导电电极。进一步的，上述高雾度复合透明导电电极的制备方法，具体包括以下步骤:(1)调制龟裂液:将一些有机高分子材料调制成溶液，得龟裂液；(2)制作龟裂模板:将龟裂液用旋涂法或迈耶棒法在衬底上沉积一层均匀的龟裂薄膜，并控制温度、湿度等条件，使龟裂薄膜自然龟裂形成龟裂模板；(3)沉积金属薄膜:采用磁控溅射在龟裂模板上沉积一层致密的金属薄膜；(4)去除龟裂模板:将衬底上的龟裂模板去除，在衬底上形成金属网格透明薄膜；(5)沉积金属氧化物:在金属网格透明薄膜表面沉积一层致密的金属氧化物，得低雾度复合透明导电电极；(6)配制刻蚀液:调节冰醋酸、浓盐酸和水的浓度比，得刻蚀液；(7)刻蚀复合薄膜:将低雾度复合透明导电电极浸于刻蚀液一定时间后，取出清洗，得高雾度复合透明导电电极即基于金属网格和表面织构金属氧化物制备复合透明导电电极。在上述高雾度复合透明导电电极的制备方法中:本专利技术步骤(1)中所述的有机高分子材料为蛋清液，所述龟裂液的调制过程为:取蛋清液，加入去离子水，超声溶解后离心，去除下层杂质，获得龟裂液，其中去离子水和蛋清液的体积比为0?2:1，离心时离心机转速为2000?4000r/min，离心时间为3?lOmin。进一步的，本专利技术步骤(1)中所述的龟裂液通过下述方法制备获得:取蛋清液，加入去离子水，去离子水和蛋清液的体积比优选为0?2:1 ;优选用超声清洗(时间优选1?30min)将蛋清液与去离子水充分互溶；优选用离心机(转速优选2000?4000r/min)离心3?lOmin，去除下层杂质，获得龟裂液。本专利技术步骤(2)中所述的衬底可以选取不同材料，如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、玻璃、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚酰亚胺(PI)或聚四氟乙烯(PTFE)等透明材料。本专利技术步骤(2)中采用龟裂液在衬底上沉积一层均匀的龟裂薄膜的方法为迈耶棒法或旋涂法；当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高雾度复合透明导电电极的制备方法，其特征是包括以下步骤：(1)调制龟裂液：采用有机高分子材料调制成龟裂液；(2)制作龟裂模板：取衬底，采用龟裂液在衬底上沉积一层均匀的龟裂薄膜，所述龟裂薄膜自然龟裂形成龟裂模板；(3)沉积金属薄膜：采用磁控溅射法在龟裂模板上沉积一层致密的金属薄膜；(4)去除龟裂模板：将衬底上的龟裂模板去除，在衬底上形成金属网格透明薄膜；(5)沉积金属氧化物：在金属网格透明导电薄膜表面沉积一层致密的金属氧化物，得低雾度复合透明导电电极；(6)配制刻蚀液：采用冰醋酸、浓盐酸和去离子水制成刻蚀液；(7)刻蚀复合薄膜：将低雾度复合透明导电电极在刻蚀液中浸泡后，取出清洗后即得高雾度复合透明导电电极。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高进伟，李若朋，张文辉，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：广东;44