一种提高太阳能电池光电转化效率的非晶硅薄膜的制作方法

文档序号:15219683发布日期:2018-08-21 17:17阅读:183来源:国知局
本发明涉及节能环保
技术领域
,具体为一种提高太阳能电池光电转化效率的非晶硅薄膜。
背景技术
:太阳能是取之不尽,用之不竭,清洁无污染并可再生的绿色环保能源,利用太阳能发电,作为节能环保产业的重要研究课题,其无可比拟的清洁性、高度的安全性、能源的相对广泛性和充足性、长寿命以及免维护性等其他常规能源所不具备的优点,而太阳能电池,是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片,它只要被满足一定照度条件的光照到,瞬间就可输出电压及在有回路的情况下产生电流。太阳能电池通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能,以光电效应工作的晶硅太阳能电池为主流,而以光化学效应工作的非晶硅薄膜电池则还处于萌芽阶段。非晶硅薄膜电池中硅的用量仅为普通多晶硅用量的百分之一,具备成本低廉的优势,作为太阳能材料尽管是一种很好的电池材料,但由于非晶硅薄膜的光学带隙为1.7ev,使得非晶硅薄膜材料本身对太阳辐射光谱的长波区域不敏感,这样一来就限制了非晶硅太阳能电池的光电转换效率,导致现有的非晶硅薄膜存在光电转化效率低下的技术问题。技术实现要素:(一)解决的技术问题针对现有技术的不足,本发明提供了一种提高太阳能电池光电转化效率的非晶硅薄膜,具备显著降低电阻率与显著提高光电转化效率等优点,解决了现有的非晶硅薄膜存在光电转化效率低的技术问题。(二)技术方案为实现上述显著降低电阻率与显著提高光电转化效率的目的,本发明提供如下技术方案:一种提高太阳能电池光电转化效率的非晶硅薄膜,包括以下重量份数配比的原料:硅烷48-60份、磷1.2-1.5份、氢气8-10份、均布有聚苯乙烯小球阵列的表面改性azo导电玻璃基片80-100份;所述均布有聚苯乙烯小球阵列的表面改性azo导电玻璃基片包括以下重量份数配比的原料:表面改性azo导电玻璃基片100-120份、粒径为400-500nm的聚苯乙烯小球1-5份、去离子水180-200份、无水乙醇120-150份、玻璃垫片40-50份、丙酮25-30份、质量分数为30%的双氧水5-7份、质量分数为98%的硫酸9-12份、质量分数为25%的浓氨水2-5份、质量分数为1%的十二烷基硫酸钠溶液0.1-0.3份;所述表面改性azo导电玻璃基片包括以下重量份数配比的原料:azo导电玻璃基片120-150份、丙酮30-40份、无水乙醇30-40份、去离子水80-100份、质量分数为30%的双氧水8-12份、质量分数为98%的硫酸18-24份、质量分数为25%的浓氨水5-8份;所述非晶硅薄膜的厚度为241nm-308nm,光电转化效率为15.9%-18.1%,电阻率为11.3ω·m-11.9ω·m。优选的,所述非晶硅薄膜的厚度为296nm,光电转化效率为18.1%,电阻率为11.3ω·m。优选的,所述非晶硅薄膜包括以下重量份数配比的原料:硅烷55份、磷1.35份、氢气10份、均布有聚苯乙烯小球阵列的表面改性azo导电玻璃基片90份。优选的,所述均布有聚苯乙烯小球阵列的表面改性azo导电玻璃基片包括以下重量份数配比的原料:表面改性azo导电玻璃基片110份、粒径为450nm的聚苯乙烯小球4份、去离子水200份、无水乙醇150份、玻璃垫片50份、丙酮30份、质量分数为30%的双氧水6份、质量分数为98%的硫酸11份、质量分数为25%的浓氨水3份、质量分数为1%的十二烷基硫酸钠溶液0.2份。优选的,所述表面改性azo导电玻璃基片包括以下重量份数配比的原料:azo导电玻璃基片140份、丙酮40份、无水乙醇40份、去离子水100份、质量分数为30%的双氧水10份、质量分数为98%的硫酸21份、质量分数为25%的浓氨水7份。本发明要解决的另一技术问题是提供一种提高太阳能电池光电转化效率的非晶硅薄膜,包括以下步骤:1)表面改性azo导电玻璃基片的制备(1)先将120-150质量份的azo导电玻璃基片切割成边长为30mm的正方形基片,接着将该azo导电玻璃基片浸没在30-40质量份的丙酮中,在丙酮中超声清洗1-3h,从丙酮中取出后浸没在30-40质量份的无水乙醇中,在无水乙醇中超声清洗1-3h,再从无水乙醇中取出浸没在30-40质量份的去离子水中,在去离子水中超声清洗1-3h,取出放置于真空干燥箱内,在100℃下真空干燥30min,制得表面洗净的azo导电玻璃基片;(2)将3-4质量份的质量分数为30%的双氧水加入到18-24质量份的质量分数为98%的硫酸中,搅拌混匀后,制得双氧水-硫酸混合溶液;(3)将5-8质量份的质量分数为25%的浓氨水与5-8质量份的质量分数为30%的双氧水加入到15-24质量份的去离子水中,制得氨水-双氧水混合溶液;(4)将步骤(1)制得的azo导电玻璃基片浸没在步骤(2)制得的双氧水-硫酸混合溶液中,浸泡8-10h取出,再浸没在步骤(3)制得的氨水-双氧水溶液中,在氨水-双氧水溶液中超声清洗2-4h,从氨水-双氧水混合溶液中取出后用去离子水淋洗5-8min,制得表面改性azo导电玻璃基片;2)均布有聚苯乙烯小球阵列的表面改性azo导电玻璃基片的制备(1)将1-5质量份的粒径为400-500nm的聚苯乙烯小球加入10-15质量份的去离子水中,然后置于超声波清洗机中超声分散20-30min,接着向聚苯乙烯水溶液中加入80-100质量份的去离子水与80-100质量份的无水乙醇,再置于超声波清洗机中超声分散60-90min,制得聚苯乙烯混合溶液;(2)表面改性玻璃垫片的制备a.先将40-50质量份的玻璃垫片切割成边长为20mm的正方形垫片,接着将玻璃垫片浸没在25-30质量份的丙酮中,在丙酮中超声清洗1-2h,从丙酮中取出后浸没在25-30质量份的无水乙醇中,在无水乙醇中超声清洗1-2h,从无水乙醇中取出后浸没在25-30质量份的去离子水中,在去离子水中超声清洗1-2h,取出放置于真空干燥箱内,在100℃下真空干燥30min,得到表面洗净的玻璃垫片;b.将1.5-2质量份的质量分数为30%的双氧水加入到9-12质量份的质量分数为98%的硫酸中,搅拌混匀后,制得双氧水-硫酸混合溶液;c.将2-5质量份的质量分数为25%的浓氨水与2-5质量份的质量分数为30%的双氧水加入到6-15质量份的去离子水中,制得氨水-双氧水混合溶液;d.将步骤a制得的玻璃垫片浸没在步骤b制得的双氧水-硫酸混合溶液中,浸泡4-6h后取出,再浸没在步骤c制得的氨水-双氧水溶液中,在氨水-双氧水溶液中超声清洗30-60min,从氨水-双氧水混合溶液中取出后用去离子水淋洗2-5min,然后置于鼓风干燥箱内,在60℃下,干燥30min取出,冷却至室温,制得表面改性玻璃垫片;(3)将步骤(2)制得的表面改性玻璃垫片置于直径为150mm的玻璃表面皿中央,然后用塑料吸管向表面皿中缓慢加入去离子水直至水面高于表面改性玻璃垫片的下表面,但未浸没表面改性玻璃垫片的上表面时,停止加入去离子水;(4)采用移液枪吸取步骤(1)制得的聚苯乙烯混合溶液,逐滴缓慢滴加到步骤(3)制得的表面改性玻璃垫片上,接着从表面皿边缘滴入0.1-0.3质量份的质量分数为1%的十二烷基硫酸钠溶液,将聚苯乙烯小球推至液面一侧并使之密排,接着用一次性吸管吸取20-30质量份的去离子水后从表面皿边缘十二烷基硫酸钠分子一侧插入液面以下,并将去离子水缓慢挤出,然后用弯头镊子伸入液面以下,将表面改性玻璃垫片缓慢拨至表面皿边缘十二烷基硫酸钠分子一侧;(5)将步骤1)制得的100-120质量份的表面改性azo导电玻璃基片取出覆盖于步骤(4)中的表面改性玻璃垫片上,接着使用弯头镊子将表面改性玻璃垫片及其上所覆盖的的表面改性azo导电玻璃基片一同缓慢推至聚苯乙烯小球一侧液面下,然后将一次性吸管从十二烷基硫酸钠分子一侧插入液面以下,缓慢吸水使液面下降,直至液面低于表面改性azo导电玻璃基片的下表面,静置直至表面改性azo导电玻璃基片上的水分完全蒸发后,最后,将表面改性azo导电玻璃基片取出,其上即均布有单层密排的聚苯乙烯小球阵列,即制得均布有聚苯乙烯小球阵列的表面改性azo导电玻璃基片;3)非晶硅薄膜的制备(1)将步骤2)制得的80-100质量份的均布有聚苯乙烯小球阵列的表面改性azo导电玻璃基片放入真空腔室的衬底板上,加热到280-300℃;(2)在石英瓶内盛放1.2-1.5质量份的高纯赤磷,加热至270-310℃,以经净化的8-10质量份的氢气作为载体,氢气以20-50sccm流量流经石英瓶,通过微调阀进入真空腔室;(3)将48-60质量份的硅烷加热到300-350℃,且以100-120sccm流量通过微调阀进入真空腔室,在真空腔室内硅烷与步骤(2)进入的掺杂有磷的氢气形成混合气体,此时,在13.56mhz的高频场作用下产生高频辉光,辉光气压为150pa,辉光功率为30w,高频辉光将真空腔室内的混合气体沉积在已加热的均布有聚苯乙烯小球阵列的表面改性azo导电玻璃基片上,沉积时间为60min,即制得非晶硅薄膜。(三)有益效果与现有技术相比,本发明提供了一种提高太阳能电池光电转化效率的非晶硅薄膜,具备以下有益效果:1、该非晶硅薄膜,通过在硅烷中掺杂磷制备非晶硅薄膜,由于硅有四个价电子,当掺入磷后,部分硅原子被具有五个价电子的磷替代,此时存在多余价电子,当太阳光照射非晶硅薄膜时,光子与价电子发生碰撞,足够的碰撞能量将电子激发到导带,产生电子-空穴对,形成过剩非平衡载流子,产生电流,从而实现光电转化效应,经测试,该非晶硅薄膜的电阻率为11.3-11.9ω·m,显著低于目前已经公开的非晶硅薄膜的电阻率,该非晶硅薄膜的光电转化效率为15.9%-18.1%,显著高于目前已经公开的非晶硅薄膜的光电转化效率的最高值9%,解决了现有的非晶硅薄膜存在光电转化效率低的技术问题。2、该非晶硅薄膜的制备方法,通过辉光放电沉积法将掺杂有磷的硅烷混合气体沉积在已加热的均布有聚苯乙烯小球阵列的表面改性azo导电玻璃基片上,制备得到非晶硅薄膜,该制备方法具备对衬底温度要求低,易于在玻璃衬底上大面积制备的优点,且制备方法所制备的非晶硅薄膜具备显著地降低了用于制作太阳能电池的非晶硅薄膜的电阻率,同时显著地提高了用于制作太阳能电池的非晶硅薄膜的光电转化效率的技术优点。具体实施方式下面将结合本发明的实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。实施例一:(1)先将100质量份的azo导电玻璃基片切割成边长为30mm的正方形基片,接着将该azo导电玻璃基片浸没在30质量份的丙酮中,在丙酮中超声清洗1h,从丙酮中取出后浸没在30质量份的无水乙醇中,在无水乙醇中超声清洗1h,再从无水乙醇中取出浸没在30质量份的去离子水中,在去离子水中超声清洗1h,取出放置于真空干燥箱内,在100℃下真空干燥30min,制得表面洗净的azo导电玻璃基片;(2)将3质量份的质量分数为30%的双氧水加入到18质量份的质量分数为98%的硫酸中,搅拌混匀后,制得双氧水-硫酸混合溶液;(3)将5质量份的质量分数为25%的浓氨水与5质量份的质量分数为30%的双氧水加入到15质量份的去离子水中,制得氨水-双氧水混合溶液;(4)将步骤(1)制得的azo导电玻璃基片浸没在步骤(2)制得的双氧水-硫酸混合溶液中,浸泡8h取出,再浸没在步骤(3)制得的氨水-双氧水溶液中,在氨水-双氧水溶液中超声清洗2h,从氨水-双氧水混合溶液中取出后用去离子水淋洗5min,制得表面改性azo导电玻璃基片;(5)将1质量份的粒径为400nm的聚苯乙烯小球加入10质量份的去离子水中,然后置于超声波清洗机中超声分散20min,接着向聚苯乙烯水溶液中加入80质量份的去离子水与80质量份的无水乙醇,再置于超声波清洗机中超声分散60min,制得聚苯乙烯混合溶液;(6)表面改性玻璃垫片的制备a.先将40质量份的玻璃垫片切割成边长为20mm的正方形垫片,接着将玻璃垫片浸没在25质量份的丙酮中,在丙酮中超声清洗1h,从丙酮中取出后浸没在25质量份的无水乙醇中,在无水乙醇中超声清洗1h,从无水乙醇中取出后浸没在25质量份的去离子水中,在去离子水中超声清洗1h,取出放置于真空干燥箱内,在100℃下真空干燥30min,得到表面洗净的玻璃垫片;b.将1.5质量份的质量分数为30%的双氧水加入到9质量份的质量分数为98%的硫酸中,搅拌混匀后,制得双氧水-硫酸混合溶液;c.将2质量份的质量分数为25%的浓氨水与2质量份的质量分数为30%的双氧水加入到6质量份的去离子水中,制得氨水-双氧水混合溶液;d.将步骤a制得的玻璃垫片浸没在步骤b制得的双氧水-硫酸混合溶液中,浸泡4h后取出,再浸没在步骤c制得的氨水-双氧水溶液中,在氨水-双氧水溶液中超声清洗30min,从氨水-双氧水混合溶液中取出后用去离子水淋洗2min,然后置于鼓风干燥箱内,在60℃下,干燥30min取出,冷却至室温,制得表面改性玻璃垫片;(7)将步骤(6)制得的表面改性玻璃垫片置于直径为150mm的玻璃表面皿中央,然后用塑料吸管向表面皿中缓慢加入去离子水直至水面高于表面改性玻璃垫片的下表面,但未浸没表面改性玻璃垫片的上表面时,停止加入去离子水;(8)采用移液枪吸取步骤(5)制得的聚苯乙烯混合溶液,逐滴缓慢滴加到步骤(7)制得的表面改性玻璃垫片上,接着从表面皿边缘滴入0.1质量份的质量分数为1%的十二烷基硫酸钠溶液,将聚苯乙烯小球推至液面一侧并使之密排,接着用一次性吸管吸取20质量份的去离子水后从表面皿边缘十二烷基硫酸钠分子一侧插入液面以下,并将去离子水缓慢挤出,然后用弯头镊子伸入液面以下,将表面改性玻璃垫片缓慢拨至表面皿边缘十二烷基硫酸钠分子一侧;(9)将步骤(4)制得的100质量份的表面改性azo导电玻璃基片取出覆盖于步骤(8)中的表面改性玻璃垫片上,接着使用弯头镊子将表面改性玻璃垫片及其上所覆盖的的表面改性azo导电玻璃基片一同缓慢推至聚苯乙烯小球一侧液面下,然后将一次性吸管从十二烷基硫酸钠分子一侧插入液面以下,缓慢吸水使液面下降,直至液面低于表面改性azo导电玻璃基片的下表面,静置直至表面改性azo导电玻璃基片上的水分完全蒸发后,最后,将表面改性azo导电玻璃基片取出,其上即均布有单层密排的聚苯乙烯小球阵列,即制得均布有聚苯乙烯小球阵列的表面改性azo导电玻璃基片;(10)将步骤(9)制得的80质量份的均布有聚苯乙烯小球阵列的表面改性azo导电玻璃基片放入真空腔室的衬底板上,加热到280℃;(11)在石英瓶内盛放1.2质量份的高纯赤磷,加热至270℃,以经净化的8质量份的氢气作为载体,氢气以20sccm流量流经石英瓶,通过微调阀进入真空腔室;(12)将48质量份的硅烷加热到300℃,且以100sccm流量通过微调阀进入真空腔室,在真空腔室内硅烷与步骤(11)进入的掺杂有磷的氢气形成混合气体,此时,在13.56mhz的高频场作用下产生高频辉光,辉光气压为150pa,辉光功率为30w,高频辉光将真空腔室内的混合气体沉积在已加热的均布有聚苯乙烯小球阵列的表面改性azo导电玻璃基片上,沉积时间为60min,即制得非晶硅薄膜;其中,所述azo是铝掺杂的氧化锌(zno)透明导电玻璃的简称。实施例二:(1)先将140质量份的azo导电玻璃基片切割成边长为30mm的正方形基片,接着将该azo导电玻璃基片浸没在40质量份的丙酮中,在丙酮中超声清洗2h,从丙酮中取出后浸没在40质量份的无水乙醇中,在无水乙醇中超声清洗2h,再从无水乙醇中取出浸没在40质量份的去离子水中,在去离子水中超声清洗2h,取出放置于真空干燥箱内,在100℃下真空干燥30min,制得表面洗净的azo导电玻璃基片;(2)将3.5质量份的质量分数为30%的双氧水加入到21质量份的质量分数为98%的硫酸中,搅拌混匀后,制得双氧水-硫酸混合溶液;(3)将7质量份的质量分数为25%的浓氨水与6.5质量份的质量分数为30%的双氧水加入到20质量份的去离子水中,制得氨水-双氧水混合溶液;(4)将步骤(1)制得的azo导电玻璃基片浸没在步骤(2)制得的双氧水-硫酸混合溶液中,浸泡9h取出,再浸没在步骤(3)制得的氨水-双氧水溶液中,在氨水-双氧水溶液中超声清洗3h,从氨水-双氧水混合溶液中取出后用去离子水淋洗7min,制得表面改性azo导电玻璃基片;(5)将4质量份的粒径为450nm的聚苯乙烯小球加入15质量份的去离子水中,然后置于超声波清洗机中超声分散25min,接着向聚苯乙烯水溶液中加入100质量份的去离子水与100质量份的无水乙醇,再置于超声波清洗机中超声分散80min,制得聚苯乙烯混合溶液;(6)表面改性玻璃垫片的制备a.先将50质量份的玻璃垫片切割成边长为20mm的正方形垫片,接着将玻璃垫片浸没在30质量份的丙酮中,在丙酮中超声清洗1.5h,从丙酮中取出后浸没在30质量份的无水乙醇中,在无水乙醇中超声清洗1.5h,从无水乙醇中取出后浸没在30质量份的去离子水中,在去离子水中超声清洗1.5h,取出放置于真空干燥箱内,在100℃下真空干燥30min,得到表面洗净的玻璃垫片;b.将1.8质量份的质量分数为30%的双氧水加入到11质量份的质量分数为98%的硫酸中,搅拌混匀后,制得双氧水-硫酸混合溶液;c.将3质量份的质量分数为25%的浓氨水与4.2质量份的质量分数为30%的双氧水加入到15质量份的去离子水中,制得氨水-双氧水混合溶液;d.将步骤a制得的玻璃垫片浸没在步骤b制得的双氧水-硫酸混合溶液中,浸泡5h后取出,再浸没在步骤c制得的氨水-双氧水溶液中,在氨水-双氧水溶液中超声清洗50min,从氨水-双氧水混合溶液中取出后用去离子水淋洗3min,然后置于鼓风干燥箱内,在60℃下,干燥30min取出,冷却至室温,制得表面改性玻璃垫片;(7)将步骤(6)制得的表面改性玻璃垫片置于直径为150mm的玻璃表面皿中央,然后用塑料吸管向表面皿中缓慢加入去离子水直至水面高于表面改性玻璃垫片的下表面,但未浸没表面改性玻璃垫片的上表面时,停止加入去离子水;(8)采用移液枪吸取步骤(5)制得的聚苯乙烯混合溶液,逐滴缓慢滴加到步骤(7)制得的表面改性玻璃垫片上,接着从表面皿边缘滴入0.2质量份的质量分数为1%的十二烷基硫酸钠溶液,将聚苯乙烯小球推至液面一侧并使之密排,接着用一次性吸管吸取25质量份的去离子水后从表面皿边缘十二烷基硫酸钠分子一侧插入液面以下,并将去离子水缓慢挤出,然后用弯头镊子伸入液面以下,将表面改性玻璃垫片缓慢拨至表面皿边缘十二烷基硫酸钠分子一侧;(9)将步骤(4)制得的110质量份的表面改性azo导电玻璃基片取出覆盖于步骤(8)中的表面改性玻璃垫片上,接着使用弯头镊子将表面改性玻璃垫片及其上所覆盖的的表面改性azo导电玻璃基片一同缓慢推至聚苯乙烯小球一侧液面下,然后将一次性吸管从十二烷基硫酸钠分子一侧插入液面以下,缓慢吸水使液面下降,直至液面低于表面改性azo导电玻璃基片的下表面,静置直至表面改性azo导电玻璃基片上的水分完全蒸发后,最后,将表面改性azo导电玻璃基片取出,其上即均布有单层密排的聚苯乙烯小球阵列,即制得均布有聚苯乙烯小球阵列的表面改性azo导电玻璃基片;(10)将步骤(9)制得的90质量份的均布有聚苯乙烯小球阵列的表面改性azo导电玻璃基片放入真空腔室的衬底板上,加热到290℃;(11)在石英瓶内盛放1.35质量份的高纯赤磷,加热至290℃,以经净化的10质量份的氢气作为载体,氢气以30sccm流量流经石英瓶,通过微调阀进入真空腔室;(12)将55质量份的硅烷加热到330℃,且以110sccm流量通过微调阀进入真空腔室,在真空腔室内硅烷与步骤(11)进入的掺杂有磷的氢气形成混合气体,此时,在13.56mhz的高频场作用下产生高频辉光,辉光气压为150pa,辉光功率为30w,高频辉光将真空腔室内的混合气体沉积在已加热的均布有聚苯乙烯小球阵列的表面改性azo导电玻璃基片上,沉积时间为60min,即制得非晶硅薄膜。实施例三:(1)先将150质量份的azo导电玻璃基片切割成边长为30mm的正方形基片,接着将该azo导电玻璃基片浸没在40质量份的丙酮中,在丙酮中超声清洗3h,从丙酮中取出后浸没在40质量份的无水乙醇中,在无水乙醇中超声清洗3h,再从无水乙醇中取出浸没在40质量份的去离子水中,在去离子水中超声清洗3h,取出放置于真空干燥箱内,在100℃下真空干燥30min,制得表面洗净的azo导电玻璃基片;(2)将4质量份的质量分数为30%的双氧水加入到24质量份的质量分数为98%的硫酸中,搅拌混匀后,制得双氧水-硫酸混合溶液;(3)将8质量份的质量分数为25%的浓氨水与8质量份的质量分数为30%的双氧水加入到24质量份的去离子水中,制得氨水-双氧水混合溶液;(4)将步骤(1)制得的azo导电玻璃基片浸没在步骤(2)制得的双氧水-硫酸混合溶液中,浸泡10h取出,再浸没在步骤(3)制得的氨水-双氧水溶液中,在氨水-双氧水溶液中超声清洗4h,从氨水-双氧水混合溶液中取出后用去离子水淋洗8min,制得表面改性azo导电玻璃基片;(5)将5质量份的粒径为500nm的聚苯乙烯小球加入15质量份的去离子水中,然后置于超声波清洗机中超声分散30min,接着向聚苯乙烯水溶液中加入100质量份的去离子水与100质量份的无水乙醇,再置于超声波清洗机中超声分散90min,制得聚苯乙烯混合溶液;(6)表面改性玻璃垫片的制备a.先将50质量份的玻璃垫片切割成边长为20mm的正方形垫片,接着将玻璃垫片浸没在30质量份的丙酮中,在丙酮中超声清洗2h,从丙酮中取出后浸没在30质量份的无水乙醇中,在无水乙醇中超声清洗2h,从无水乙醇中取出后浸没在30质量份的去离子水中,在去离子水中超声清洗2h,取出放置于真空干燥箱内,在100℃下真空干燥30min,得到表面洗净的玻璃垫片;b.将2质量份的质量分数为30%的双氧水加入到12质量份的质量分数为98%的硫酸中,搅拌混匀后,制得双氧水-硫酸混合溶液;c.将5质量份的质量分数为25%的浓氨水与5质量份的质量分数为30%的双氧水加入到15质量份的去离子水中,制得氨水-双氧水混合溶液;d.将步骤a制得的玻璃垫片浸没在步骤b制得的双氧水-硫酸混合溶液中,浸泡6h后取出,再浸没在步骤c制得的氨水-双氧水溶液中,在氨水-双氧水溶液中超声清洗60min,从氨水-双氧水混合溶液中取出后用去离子水淋洗5min,然后置于鼓风干燥箱内,在60℃下,干燥30min取出,冷却至室温,制得表面改性玻璃垫片;(7)将步骤(6)制得的表面改性玻璃垫片置于直径为150mm的玻璃表面皿中央,然后用塑料吸管向表面皿中缓慢加入去离子水直至水面高于表面改性玻璃垫片的下表面,但未浸没表面改性玻璃垫片的上表面时,停止加入去离子水;(8)采用移液枪吸取步骤(5)制得的聚苯乙烯混合溶液,逐滴缓慢滴加到步骤(7)制得的表面改性玻璃垫片上,接着从表面皿边缘滴入0.3质量份的质量分数为1%的十二烷基硫酸钠溶液,将聚苯乙烯小球推至液面一侧并使之密排,接着用一次性吸管吸取30质量份的去离子水后从表面皿边缘十二烷基硫酸钠分子一侧插入液面以下,并将去离子水缓慢挤出,然后用弯头镊子伸入液面以下,将表面改性玻璃垫片缓慢拨至表面皿边缘十二烷基硫酸钠分子一侧;(9)将步骤(4)制得的120质量份的表面改性azo导电玻璃基片取出覆盖于步骤(8)中的表面改性玻璃垫片上,接着使用弯头镊子将表面改性玻璃垫片及其上所覆盖的的表面改性azo导电玻璃基片一同缓慢推至聚苯乙烯小球一侧液面下,然后将一次性吸管从十二烷基硫酸钠分子一侧插入液面以下,缓慢吸水使液面下降,直至液面低于表面改性azo导电玻璃基片的下表面,静置直至表面改性azo导电玻璃基片上的水分完全蒸发后,最后,将表面改性azo导电玻璃基片取出,其上即均布有单层密排的聚苯乙烯小球阵列,即制得均布有聚苯乙烯小球阵列的表面改性azo导电玻璃基片;(10)将步骤(9)制得的100质量份的均布有聚苯乙烯小球阵列的表面改性azo导电玻璃基片放入真空腔室的衬底板上,加热到300℃;(11)在石英瓶内盛放1.5质量份的高纯赤磷,加热至310℃,以经净化的10质量份的氢气作为载体,氢气以50sccm流量流经石英瓶,通过微调阀进入真空腔室;(12)将60质量份的硅烷加热到350℃,且以120sccm流量通过微调阀进入真空腔室,在真空腔室内硅烷与步骤(11)进入的掺杂有磷的氢气形成混合气体,此时,在13.56mhz的高频场作用下产生高频辉光,辉光气压为150pa,辉光功率为30w,高频辉光将真空腔室内的混合气体沉积在已加热的均布有聚苯乙烯小球阵列的表面改性azo导电玻璃基片上,沉积时间为60min,即制得非晶硅薄膜。实验例:采用干涉法测试实施例一、实施例二与实施例三的非晶硅薄膜的厚度,测试结果见表1;采用四探针测试法测试实施例一、实施例二与实施例三的非晶硅薄膜在不同温度下的电阻率,测试结果见表2;常规直线四探针测试法是将位于同一直线上的四个探针置于平坦的样品上,并施加直流电流于外侧的两个探针上,然后在中间两个探针上用高精度数字电压表测量电压,从而计算得出检测位置的电阻率;电阻率的计算公式为:ρ=c·u/i式中:ρ为电阻率(ω·m)c为四探针的探针系数(m);u为中间两个探针上的电压(v);i为外侧两个探针上的直流电流(a);测试实施例一、实施例二与实施例三的非晶硅薄膜的单位面积输出最大功率与单位面积入射光能量,并按照下列公式计算实施例一、实施例二与实施例三的非晶硅薄膜的光电转化效率,测试计算结果见表3;非晶硅薄膜的光电转化效率的计算公式为:ηm=pm/pi式中:pm为单位面积输出最大功率;pi为单位面积入射光能量。表1实施例非晶硅薄膜的厚度(nm)实施例一241实施例二296实施例三308表2实施例非晶硅薄膜的电阻率(ω·m)实施例一11.8实施例二11.3实施例三11.9表3实施例非晶硅薄膜的光电转化效率(%)实施例一15.9实施例二18.1实施例三16.7判断标准:目前已经公开的非晶硅薄膜的光电转化效率为5-9%,电阻率为25ω·m。本发明的有益效果是:实施例一、实施例二与实施例三所制备的非晶硅薄膜的电阻率依次为11.8ω·m、11.3ω·m与11.9ω·m,均大于25ω·m,均显著低于目前已经公开的非晶硅薄膜的电阻率,因此,本发明显著地降低了用于制作太阳能电池的非晶硅薄膜的电阻率;实施例一、实施例二与实施例三所制备的非晶硅薄膜的光电转化效率依次为15.9%、18.1%与16.7%,均显著高于目前已经公开的非晶硅薄膜的光电转化效率的最高值9%,因此,本发明显著地提高了用于制作太阳能电池的非晶硅薄膜的光电转化效率。典型案例:(1)先将140质量份的azo导电玻璃基片切割成边长为30mm的正方形基片,接着将该azo导电玻璃基片浸没在40质量份的丙酮中,在丙酮中超声清洗2h,从丙酮中取出后浸没在40质量份的无水乙醇中,在无水乙醇中超声清洗2h,再从无水乙醇中取出浸没在40质量份的去离子水中,在去离子水中超声清洗2h,取出放置于真空干燥箱内,在100℃下真空干燥30min,制得表面洗净的azo导电玻璃基片;(2)将3.5质量份的质量分数为30%的双氧水加入到21质量份的质量分数为98%的硫酸中,搅拌混匀后,制得双氧水-硫酸混合溶液;(3)将7质量份的质量分数为25%的浓氨水与6.5质量份的质量分数为30%的双氧水加入到20质量份的去离子水中,制得氨水-双氧水混合溶液;(4)将步骤(1)制得的azo导电玻璃基片浸没在步骤(2)制得的双氧水-硫酸混合溶液中,浸泡9h取出,再浸没在步骤(3)制得的氨水-双氧水溶液中,在氨水-双氧水溶液中超声清洗3h,从氨水-双氧水混合溶液中取出后用去离子水淋洗7min,制得表面改性azo导电玻璃基片;(5)将4质量份的粒径为450nm的聚苯乙烯小球加入15质量份的去离子水中,然后置于超声波清洗机中超声分散25min,接着向聚苯乙烯水溶液中加入100质量份的去离子水与100质量份的无水乙醇,再置于超声波清洗机中超声分散80min,制得聚苯乙烯混合溶液;(6)表面改性玻璃垫片的制备a.先将50质量份的玻璃垫片切割成边长为20mm的正方形垫片,接着将玻璃垫片浸没在30质量份的丙酮中,在丙酮中超声清洗1.5h,从丙酮中取出后浸没在30质量份的无水乙醇中,在无水乙醇中超声清洗1.5h,从无水乙醇中取出后浸没在30质量份的去离子水中,在去离子水中超声清洗1.5h,取出放置于真空干燥箱内,在100℃下真空干燥30min,得到表面洗净的玻璃垫片;b.将1.8质量份的质量分数为30%的双氧水加入到11质量份的质量分数为98%的硫酸中,搅拌混匀后,制得双氧水-硫酸混合溶液;c.将3质量份的质量分数为25%的浓氨水与4.2质量份的质量分数为30%的双氧水加入到15质量份的去离子水中,制得氨水-双氧水混合溶液;d.将步骤a制得的玻璃垫片浸没在步骤b制得的双氧水-硫酸混合溶液中,浸泡5h后取出,再浸没在步骤c制得的氨水-双氧水溶液中,在氨水-双氧水溶液中超声清洗50min,从氨水-双氧水混合溶液中取出后用去离子水淋洗3min,然后置于鼓风干燥箱内,在60℃下,干燥30min取出,冷却至室温,制得表面改性玻璃垫片;(7)将步骤(6)制得的表面改性玻璃垫片置于直径为150mm的玻璃表面皿中央,然后用塑料吸管向表面皿中缓慢加入去离子水直至水面高于表面改性玻璃垫片的下表面,但未浸没表面改性玻璃垫片的上表面时,停止加入去离子水;(8)采用移液枪吸取步骤(5)制得的聚苯乙烯混合溶液,逐滴缓慢滴加到步骤(7)制得的表面改性玻璃垫片上,接着从表面皿边缘滴入0.2质量份的质量分数为1%的十二烷基硫酸钠溶液,将聚苯乙烯小球推至液面一侧并使之密排,接着用一次性吸管吸取25质量份的去离子水后从表面皿边缘十二烷基硫酸钠分子一侧插入液面以下,并将去离子水缓慢挤出,然后用弯头镊子伸入液面以下,将表面改性玻璃垫片缓慢拨至表面皿边缘十二烷基硫酸钠分子一侧;(9)将步骤(4)制得的110质量份的表面改性azo导电玻璃基片取出覆盖于步骤(8)中的表面改性玻璃垫片上,接着使用弯头镊子将表面改性玻璃垫片及其上所覆盖的的表面改性azo导电玻璃基片一同缓慢推至聚苯乙烯小球一侧液面下,然后将一次性吸管从十二烷基硫酸钠分子一侧插入液面以下,缓慢吸水使液面下降,直至液面低于表面改性azo导电玻璃基片的下表面,静置直至表面改性azo导电玻璃基片上的水分完全蒸发后,最后,将表面改性azo导电玻璃基片取出,其上即均布有单层密排的聚苯乙烯小球阵列,即制得均布有聚苯乙烯小球阵列的表面改性azo导电玻璃基片;(10)将步骤(9)制得的90质量份的均布有聚苯乙烯小球阵列的表面改性azo导电玻璃基片放入真空腔室的衬底板上,加热到290℃;(11)在石英瓶内盛放1.35质量份的高纯赤磷,加热至290℃,以经净化的10质量份的氢气作为载体,氢气以30sccm流量流经石英瓶,通过微调阀进入真空腔室;(12)将55质量份的硅烷加热到330℃,且以110sccm流量通过微调阀进入真空腔室,在真空腔室内硅烷与步骤(11)进入的掺杂有磷的氢气形成混合气体,此时,在13.56mhz的高频场作用下产生高频辉光,辉光气压为150pa,辉光功率为30w,高频辉光将真空腔室内的混合气体沉积在已加热的均布有聚苯乙烯小球阵列的表面改性azo导电玻璃基片上,沉积时间为60min,即制得非晶硅薄膜,该非晶硅薄膜的厚度为296nm,光电转化效率为18.1%,电阻率为11.3ω·m。尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。当前第1页12
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