专利名称：一种制备太阳能电池对电极的方法
技术领域：
本发明属于染料和量子点敏化纳米晶太阳能电池领域，具体涉及一种制备太 阳能电池对电极的方法。
背景技术：
在染料或量子点敏化纳米晶太阳能电池和量子点敏化纳米晶太阳能电池的 组成结构中，通常都有一块对电极(counter electrode),这块对电极是通过在导 电玻璃的导电薄膜上沉积上一层金属铂薄膜而得到的。然而在电池的使用过程 中，这层铂薄膜很容易脱落，并且采用导电玻璃作为衬底增加了成本。
在电池的测试和使用过程中，需要对电极的表面铂薄膜与衬底之间具有较 大的附着力，能够重复使用。而为了获得理想的电池性能，对电极本身的电阻不 能过大，否则会降低电池的填充因子。这就要求对电极上面的导电薄膜具有较小 的电阻。
发明内容
本发明就是针对上述现有技术存在的不足，提供一种制备太阳能电池对电极 的方法。该方法制得的对电极不仅具有良好导电性能，而且对电极的表面薄膜与 衬底之间具有较大的附着力。
本发明提供的技术方案是以载玻片为衬底，采用磁控溅射方法依次在载玻 片上沉积金属钛薄膜和金属铂薄膜。
本发明在满足上述依次在载玻片上沉积金属钛薄膜和金属铂薄膜的基础上， 可根据任意选取所沉积的金属钛薄膜和金属铂薄膜的总厚度，但金属钛薄膜和金
属铂薄膜的总厚度优选在0.4~1.3微米之间。
本发明的金属钛薄膜的沉积条件优选为衬底加热到300 350度，直流电流 300~340mA,沉积时间10-15分钟；金属铂薄膜沉积条件优选为衬底加热到 300-350度，直流电流100~260mA，沉积时间2 4分钟以内。
本发明采用普通的载玻片作为衬底，采用磁控溅射方法依次在载玻片上沉积 金属钛薄膜和金属铂薄膜，利用金属钛的良好的粘结性能和金属膜自身的良好导
电性能，在维持了高导电率的条件下面提高了对电极的黏附性能。此外，与现有 技术中单纯采用金属铂薄膜相比，在相同薄膜总厚度条件下，本发明采用相对廉 价的金属钛薄膜替代了部分金属铂薄膜，因此，在很大程度上降低了金属铀的使 用，降低了成本。本发明工艺重复性高，所得的对电极薄膜致密，电导率高，黏 附性强而且相对于现有技术中的对电极工艺降低了成本。另外，本发明金属钼薄 膜覆盖在金属钛薄膜上面，形成合金结构，阻止了金属钛被空气中的氧或者电解 质中的氧化物所氧化，有利于维持对电极的性能稳定。
图1为导电玻璃上面直接沉积的Pt所得的对电极使用三个月以后的效果片；
图2为本发明制得的对电极使用三个月以后的效果片。
具体实施例方式
以下结合具体的实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。 实施例一 采用磁控溅射法制备太阳能电池对电极 1，将载玻片固定在磁控溅射仪的托盘上；
2，加热衬底至350度，调节直流300mA，沉积金属钛薄膜10分钟； 3，加热衬底至350度，调节直流100mA，沉积金属铂薄膜4分钟； 4,采用台阶仪测量所得的两层薄膜的厚度为0.48微米；采用四探针 法测量对电极薄膜的方块电阻为0.675 Q*cm2。作为对比，同样的 方法测得FTO导电膜的方块电阻为18.9Q*cm2。前者的大小是后者 的1/28。
5，组装成液态染料敏化纳米晶二氧化钛太阳能电池，在模拟太阳光(l 个太阳，太阳模拟器型号为Oriel 91192)下测得其填充因子平均 达到0.68。
实施例二采用磁控溅射法制备太阳能电池对电极
1，将载玻片固定在磁控溅射仪的托盘上；
2，加热衬底至300度，调节直流340mA，沉积金属钛薄膜15分钟； 3，加热衬底至300度，调节直流260mA，沉积金属铂薄膜3分钟； 4，采用台阶仪测量所得的两层薄膜的厚度为1.31微米；采用四探针法 测量对电极薄膜的方块电阻为0.243 Q*cm2。作为对比，同样的方法
测得FT0导电膜的方块电阻为18.9Q'cm2。前者的大小是后者的 1/77。
5，组装成液态染料敏化纳米晶二氧化钛太阳能电池，在模拟太阳光(l 个太阳，太阳模拟器型号为Oriel 91192)下测得其填充因子平均达 到0.68。
从上面的实施例可以看出来，在实际应用过程中，对电极上面的金属薄膜厚 度为0.48微米左右，方块电阻为0.675Q'cW上下的时候已经满足需要。当然， 也可根据需要进一步通过延长金属薄膜的沉积时间或者提高沉积电流增加膜厚； 或改变沉积O条件减小膜厚。
附图中提供两种对电极在使用三个月以后的照片。图1为对电极A，即在导 电玻璃上面直接沉积的Pt所得的对电极；图2为对电极B，即采用本发明制备 的对电极。从照片中可以清楚地看到，对电极A表面的金属薄膜已经严重脱落； 而对电极B的表面几乎没有损耗。说明采用本方法制备的对电极的导电薄膜黏附 力要比常规的方法制备的对电极强。
权利要求
1.一种制备太阳能电池对电极的方法，其特征在于以载玻片为衬底，采用磁控溅射方法依次在载玻片上沉积金属钛薄膜和金属铂薄膜。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于所沉积的金属钛薄膜和金属铀薄 膜的总厚度在0.4~1.3微米之间。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于金属钛薄膜的沉积条件为，衬底加热到300-350度，直流电流300 340mA,沉积时间10~15分钟；金属铂薄 膜沉积条件为，衬底加热到300-350度，直流电流100~260mA，沉积时间2~4 分钟以内。
全文摘要
本发明公开了一种制备太阳能电池对电极的方法。本发明采用普通载玻片为衬底，使用磁控溅射方法在衬底上依次沉积一层金属钛薄膜和一层金属铂薄膜以制备对电极。所制备的对电极导电率高，方块电阻仅为导电玻璃的1/28；组装成电池后在模拟太阳光(1Sun)下面测得的填充因子平均达到0.68。本方法制备的对电极的导电薄膜不容易脱落，使用三个月以后膜面几乎没有损耗。该方法采用的工艺重复性高，制备的对电极薄膜致密，电导率高，黏附性强。相对于以往的对电极制备工艺降低了成本。
文档编号H01L21/283GK101097972SQ20071005263
公开日2008年1月2日 申请日期2007年7月4日 优先权日2007年7月4日
发明者周聪华, 浩 胡, 赵兴中, 陈博磊 申请人:武汉大学