mim金属微纳米线列网状二极管及吸光热电池薄膜结构
技术领域
1.本发明属微电子、吸光热功能材料与新能源技术领域，主要涉及一种mim金属微纳米线列网状二极管及吸光热电池薄膜结构技术工艺。
背景技术：
2.开发利用太阳能是人类解决能源危机、环境危机的最主要途径。开发经济适用的绿色高效全光谱吸光热薄膜结构电池工艺技术，是太阳能得以广泛利用的关键技术与环节之一。
3.目前，晶体硅吸可见光太阳能电池技术工艺日渐成熟，但占太阳能总能量超半的热红外吸收与发电问题，一直没有发现高效且能广泛适用的新技术方法。
4.经过十多年的理论与实验探索，本发明人已经完成太阳能全光谱的光热谱分解、吸收及合成的基础理论逻辑与相关技术工艺及设计创新。本发明的绿色高效吸光热mim线网阵列薄膜二极管及电池结构工艺技术，正是这些理论与工艺技术创新的其中一项内容，可以广泛应用于以玻璃、纺织品、有机塑料、半导体材料、陶瓷等非金属为基底或基层的表面上，作为通用的太阳能电池、二极管、吸光热或降温发电等功能性膜。
技术实现要素：
5.本发明专利是一种经济环保的高效吸光热的金属微纳米线网状mim阵列二极管及电池薄膜结构技术工艺。该mim金属微纳米线列网状二极管及吸光热电池薄膜结构，主要由基片、阳极金属微纳米线阵层、一层或多层金属氧化物或其它合适的非金属绝缘薄膜层、阴极金属微纳米线阵层、表面减反保护层等组成。
6.该薄膜结构中阳极金属微纳米线阵层，阳极金属微纳米线阵每条金属微纳米线平行或近平行排列，间距10nm至100μm，所有金属微纳米线端头相邻就近串接起来形成统一阳极，金属微纳米线径0.5nm至20μm，材料可以是铁、镍、锌、镁、锡、錳、铜、钽、钛、银、铝、铬、钨、钼、锆、金、铂等任何一种无害金属或合金。该阳极金属微纳米线阵，可以用金属沉积镀膜刻饰或丝网印刷等工艺完成。
7.该薄膜结构中阴极金属微纳米线阵层，阴极金属微纳米线阵每条金属微纳米线平行或近平行排列，间距10nm至500μm，所有阴极金属微纳米线端头相邻就近串接起来形成统一阴极，阴极金属微纳米线径1nm至300μm，并与阳极金属微纳米线阵垂直或有一定夹角，材料可以是铁、镍、锂、锌、镁、锡、錳、铜、钽、钇、铈、钛、银、铝、钨、钼、铬、锆、金、铂等任何一种无害金属或合金，但能带结构与导电属性选择要与阳极材料匹配。该阴极金属微纳米线阵，可以用掩膜沉积镀涂或丝网印刷等工艺完成。
8.该薄膜结构中的一层或多层金属氧化物或其它合适的非金属绝缘薄膜层，单层可以是mgo、cuo、wo3、sio2、zno、nio、sno2、al2o3、zro2、tio2、fe2o3、ta2o5、ceo2、si3n4等等任一种无毒稳定材料，厚度0.1nm至300nm，如果为miim双层绝缘薄膜结构，以阳极金属微纳米线为参照物，导带能级高的绝缘材料薄膜与阳极金属微纳米线相邻，导带能级低的另一
种绝缘材料薄膜与阴极金属微纳米线相邻，每层绝缘薄膜厚度0.1nm至300nm，如果是两层以上绝缘材料薄膜，薄膜顺序依照上述导带能级高低排列顺序关系类推。该非金属绝缘薄膜层，可以用物理或化学连续沉积镀膜工艺等完成。
9.该mim金属微纳米线网薄膜结构的最上层是表面减反和覆盖保护层，为非金属薄膜层，厚度10nm至500μm，覆盖层可以是掺杂纳米颗粒的薄膜层。该表面减反保护层，可以用物理沉积镀膜或涂装工艺等完成。
10.本发明的绿色高效吸光热mim线网阵列薄膜二极管及电池结构工艺技术，可以广泛应用于以玻璃、纺织品、有机塑料、半导体材料、陶瓷等非金属为基底或基层的表面上，作为通用的太阳能电池、二极管、吸光热或降温发电等功能性膜。
11.具体实施方法本发明专利，是一种经济环保的高效吸光热的金属微纳米线网状mim阵列二极管及电池薄膜结构技术工艺。该mim金属微纳米线列网状二极管及吸光热电池薄膜结构，主要由基片、阳极金属微纳米线阵层、一层或多层金属氧化物或其它合适的非金属绝缘薄膜层、阴极金属微纳米线阵层、表面减反保护层等组成。除金属纳米线及其中间的非金属绝缘薄膜层精度质量要求极高以外，现有工艺基本上可以满足其它工序要求，整体上产业化工艺是可以实现的。各薄膜层可以由真空条件下物理蒸镀或溅射沉积工艺完成，有些薄膜也可以使用化学镀膜工艺完成。阳极金属微纳米线阵，可以用金属沉积镀膜刻饰或丝网印刷等工艺完成。非金属绝缘薄膜层，可以用物理或化学连续沉积镀膜工艺等完成。阴极金属微纳米线阵，可以用掩膜沉积镀涂或丝网印刷等工艺完成。表面减反保护层，可以用物理沉积镀膜或涂装工艺等完成。
12.下面以具体实例进一步说明本发明的实施方法：以玻璃基片或pmma塑料薄膜基片或晶体硅基片为例。首先基片进行物理洁净与干燥处理，然后可以在200-300
°
c高真空条件下利用电子束蒸镀等镀膜方法加一层0.1-100nm厚的al2o3衬底层,再通过旋涂光刻胶、掩膜、曝光、显影、真空镀镍、刻饰等工艺，得到纳米线径0.5nm至20μm、间距10nm至100μm的阳极平行镍纳米线阵，所有镍纳米线端点导电连接并加阳极引线。然后在200-300
°
c高真空蒸镀或溅射沉积一层厚度0.1nm至300nm的sio2。再用丝网印刷等工艺制作金属银纳米线线径100μm、间距100μm的阴极银纳米线阵，并作适当热处理，所有银纳米线端点导电连接并加负极引线，银纳米线与阳极镍纳米线垂直。最后涂镀表面减反保护层，为了增加表面减反效果，可先沉积一层80nm左右厚的si3n4，再用旋涂法涂制一层sio2纳米颗粒层，厚度100μm左右，sio2纳米粒分散液为水性分散液，添加无毒害成膜剂，粒径与浓度匹配，并作适度烘干处理即可。
13.以上所述仅是本发明的具体实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。本发明的权利要求书及专利说明的所有内容，包括上述的具体实施实例，均属于本发明的保护范围。
技术特征：
1.一种mim金属微纳米线列网状二极管及吸光热电池薄膜结构，其特征是一种mim金属微纳米线网状阵列二极管及吸光热电池薄膜结构技术工艺，该mim金属微纳米线列网状二极管及吸光热电池薄膜结构，主要由基片、阳极金属微纳米线阵层、一层或多层金属氧化物或其它合适的非金属绝缘薄膜层、阴极金属微纳米线阵层、表面减反保护层等组成。2.如权利要求1所述的一种mim金属微纳米线列网状二极管及吸光热电池薄膜结构，其特征在于，该薄膜结构中的阳极金属微纳米线阵层，每条金属微纳米线平行或近平行排列，间距10nm至100μm，所有金属微纳米线端头相邻就近串接起来形成统一阳极，金属微纳米线径0.5nm至20μm，材料可以是铁、镍、锌、镁、锡、錳、铜、钽、钛、银、铝、铬、钨、钼、锆、金、铂等任何一种无害金属或合金，该阳极金属微纳米线阵，可以用金属沉积镀膜刻饰或丝网印刷等工艺完成。3.如权利要求1所述的一种mim金属微纳米线列网状二极管及吸光热电池薄膜结构，其特征在于，该薄膜结构中的阴极金属微纳米线阵层，每条金属微纳米线平行或近平行排列，间距10nm至500μm，所有阴极金属微纳米线端头相邻就近串接起来形成统一阴极，阴极金属微纳米线径1nm至300μm，并与阳极金属微纳米线阵垂直或有一定夹角，材料可以是铁、镍、锂、锌、镁、锡、錳、铜、钽、钇、铈、钛、银、铝、钨、钼、铬、锆、金、铂等任何一种无害金属或合金，但能带结构与导电属性选择要与阳极材料匹配，该阴极金属微纳米线阵，可以用掩膜沉积镀涂或丝网印刷等工艺完成。4.如权利要求1所述的一种mim金属微纳米线列网状二极管及吸光热电池薄膜结构，其特征在于，该薄膜结构中的一层或多层金属氧化物或其它合适的非金属绝缘薄膜层，单层可以是mgo、cuo、wo3、sio2、zno、nio、sno2、al2o3、zro2、tio2、fe2o3、ta2o5、ceo2、si3n4等等任一种无毒稳定材料，厚度0.1nm至300nm，如果为miim双层绝缘薄膜结构，以阳极金属微纳米线为参照物，导带能级高的绝缘材料薄膜与阳极金属微纳米线相邻，导带能级低的另一种绝缘材料薄膜与阴极金属微纳米线相邻，每层绝缘薄膜厚度0.1nm至300nm，如果是两层以上绝缘材料薄膜，薄膜顺序依照上述导带能级高低排列顺序关系类推，该非金属绝缘薄膜层，可以用物理或化学连续沉积镀膜工艺等完成。5.如权利要求1所述的一种mim金属微纳米线列网状二极管及吸光热电池薄膜结构，其特征在于，该薄膜结构的最上层是表面减反保护层，为非金属薄膜层，厚度10nm至500μm，覆盖层可以是掺杂纳米颗粒的薄膜层，该表面减反保护层，可以用物理沉积镀膜或涂装工艺等完成。6.如权利要求1所述的一种mim金属微纳米线列网状二极管及吸光热电池薄膜结构，其特征在于，该薄膜结构的基片，可以是玻璃、纺织品、有机塑料、半导体材料、陶瓷等非金属平洁板片，在其平整清洁表面上可以，可以直接制作该mim金属微纳米线网状线阵二极管及吸光热电池薄膜结构，也可以先添加一层稳固的非金属绝缘衬底薄膜层。
技术总结
本发明专利是一种经济环保的高效吸光热的金属微纳米线列网状MIM二极管及电池薄膜结构技术工艺。该MIM金属微纳米线列网状二极管及吸光热电池薄膜结构，主要由基片、阳极金属微纳米线阵层、一层或多层金属氧化物或其它合适的非金属绝缘薄膜层、阴极金属微纳米线阵层、表面减反保护层等组成。本发明可以广泛应用于以玻璃、纺织品、有机塑料、半导体材料、陶瓷等非金属为基底或基层的表面上，作为通用的太阳能电池、二极管、吸光热或降温发电等功能性膜。性膜。
技术研发人员：宋太伟
受保护的技术使用者：上海日岳新能源有限公司
技术研发日：2020.12.21
技术公布日：2022/6/21