一种薄膜太阳能电池前电极的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于材料学领域，涉及一种薄膜太阳能电池，特别涉及一种透明导电膜的制备方法，具体来说是一种薄膜太阳能电池前电极的制备方法。
【背景技术】
[0002]目前导电性和透光性都较好的透明薄膜材料有ITO(掺锡氧化铟)透明导电膜、FTO(掺氟氧化锡)透明导电膜，它们在可见光波长范围内都具有良好的透光性。然而它们也有各自的缺陷，ITO的制备成本高；基板尺寸小；有毒；高温下电阻率增加快。FTO则存在电阻大；通过率偏低的缺点。
[0003]非晶硅太阳能电池的可见光和太阳光红外波段吸收效率低，而Ag纳米颗粒在红光部分吸收性不佳，不能适应薄膜太阳能电池制备的产业化需要。
[0004]银纳米三角形片则具有较强表面等离子共振行为，有更好的红外吸收特性，共振吸收峰与三角形的尺寸、形貌密切相关。
【发明内容】
[0005]针对现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种薄膜太阳能电池前电极的制备方法，所述的这种薄膜太阳能电池前电极的制备方法解决了现有技术中的薄膜太阳能电池前电极三角形片的形貌不可控、均一性不佳、对可见光和红外光的吸收效果不佳的技术问题。
[0006]本发明提供了一种薄膜太阳能电池前电极的制备方法，包括以下步骤:
1)一个制备AZO薄膜的步骤，以载玻片作为衬底，烘干后放入磁控溅射反应室，采用射频磁控溅射方法在载玻片上生长第一层AZO薄膜，溅射时腔体的温度为室温，溅射压强为1~5 X 10 4Pa,溅射气氛为氩气氛围，溅射薄膜的厚度为30~50nm，溅射功率为100w~120w，溅射时间为10~20min ；
2)—个制备银纳米棒水溶液的步骤，在一个反应容器中加入低分子醇，然后将14~18g/L的硝酸银溶液、封端剂与溴化物的混合溶液加入到上述的反应容器中，在所述的封端剂与溴化物的混合溶液中，溶剂为低分子醇，所述的封端剂的浓度为14~18g/L，所述的溴化物的浓度为1.3-1.5 g/L，所述的低分子醇、硝酸银溶液和封端剂与溴化物的混合溶液的体积比为5.5~6:3:3，在170°C以下的温度条件下搅拌进行回流反应，获得银纳米棒胶体溶液，再经离心清洗，溶入水中，超声分散后得到银纳米棒水溶液；
3)一个制备银纳米三角形片的步骤，将获得的银纳米棒水溶液作为银源，溶入水溶液中，所述的银纳米棒水溶液与水的体积比为1:7~9，加入氧化剂与封端剂，室温条件下搅拌进行反应，所述的氧化剂、封端剂和银纳米棒水溶液的体积比为1:2-4:28-32,所述的氧化剂的质量百分比浓度为20~40%，所述的封端剂的浓度为60~90mmol/L，反应8~15min后，再加入还原剂继续反应，所述的还原剂的浓度为80~120 mmol/L，所述的还原剂和和银纳米棒水溶液的体积比为1:10' 15，得黄色溶液，再向黄色溶液中滴加氧化剂，直至溶液颜色变为蓝色溶液，即为银纳米三角片水溶液，再经离心、洗涤，蒸发除去水，干燥后得到银纳米三角形片；
4)一个旋涂的步骤，将上述的银纳米三角形片充分溶解在异丙醇溶液中，利用旋涂机将上述的溶液均匀旋涂在步骤I)获得的AZO薄膜的表面，制备得到具有AZO薄膜层和银纳米三角形薄膜层的复合层样品；
5)将所述步骤制得的复合层样品放入恒温干燥箱内，使样品充分干燥，然后再用射频磁控溅射方法，在上述复合层样品的银纳米三角形薄膜层表面另外一个侧面上生长第二层AZO薄膜，形成AZ0/Ag/AZ0三层膜结构，溅射时腔体的温度为室温，溅射压强为1~5 X 10 4Pa,溅射气氛为氩气氛围，溅射薄膜的厚度为30~50nm，溅射功率为100w~120w，溅射时间为10~20min，最终得到薄膜太阳能电池前电极。
[0007]进一步的，在步骤I)中，先将载玻片清洗干净。
[0008]进一步的，氩气的流量为8~20sccm。
[0009]进一步的，所述无水低分子醇优选采用乙二醇；所述溴化物优选NaBr ;优选在155°C的温度条件下搅拌进行回流反应。
[0010]进一步的，所述氧化剂优先选用过氧化氢，封端剂优先选用聚乙烯基吡咯烷酮均聚物，还原剂优先选用硼氢化钠。
[0011]本发明的一种基于银纳米三角片的薄膜太阳能电池前电极的制备方法，结合物理-化学方法制备薄膜太阳能电池前电极，其中AZO层利用射频磁控溅射设备制得，AZO与ITO相比成本更低无毒，与FTO相比通过率更高。Ag纳米三角形片层则利用不同纳米银结构间的转换由银纳米棒转化而来，与直接通过化学还原法用硝酸银作为银源制备银纳米三角片相比，本方法能够获得形貌更均一的银纳米三角片，又因银纳米三角片相比于银纳米颗粒吸收峰红移，所制备的薄膜太阳能电池前电极与一般的利用银纳米颗粒作为银层的AZ0/Ag/AZ0三层膜结构相比，能够更好的改善对于可见光与红外光的吸收，本发明通过将银纳米三角形片作为AZ0/Ag/AZ0三层膜结构中的银层更好得改善了对可见光和红外光的吸收，获得了良好的效果。
[0012]本发明与现有技术相比较，具有突出的实质性特点和显著的进步。
[0013]1.本发明利用物理溅射制备AZO层，利用化学实验的方法制备银纳米三角形片等离子体，先利用硝酸银，还原性的有机化学溶剂与NaBr，很好的实现银纳米棒的制备，然后利用制备所得的银纳米棒，通过加入还原剂，封端剂，氧化剂，制得纳米银三角形片。
[0014]2.本发明通过将银纳米棒替代硝酸银、硫酸银作为制备银纳米三角形片的银源，提高了所制备的银纳米三角形片的形貌的均一性与可控性。
[0015]3.本发明克服了非晶硅太阳能电池红外波段吸收效率低及Ag纳米颗粒红外吸收不佳的缺点，通过AZ0/Ag/AZ0三层膜结构和制备银纳米三角形片的方法来改善其对可见光和红外光的吸收，获得了良好的效果。
[0016]4.本发明通过Ag纳米三角形片的加入，起到了降低AZ0/Ag/AZ0三层膜电阻率的作用，以及Ag纳米三角形片的空间分布会对光的红外波段产生共振吸收作用，这些都对该AZ0/Ag/AZ0三层膜的光学电学性能产生了很好的优化。
【附图说明】
[0017]图1是本发明实施例1中生长出的银纳米三角形片TEM图谱。
[0018]图2是利用紫外-可见分光光度计测得的本发明的实施例1中制备的银纳米三角形片消光光谱。
【具体实施方式】
[0019]实施例1
一种薄膜太阳能电池前电极的制备方法，包括以下步骤:
a.一个制备AZO层的的步骤:是利用射频磁控溅射设备，在10w的溅射功率条件下，在1sccm的氩气的氛围下，派射14min，具体步骤如下:
1)将普通的载玻片切割成大小为IcmXIcm大小，分别用丙酮、乙醇和去离子水超声清洗样品的表面，然后用氮气吹干；
2)打开磁控溅射腔室，装靶材，放入载玻片；
3)抽真空，使其达到2X104Pa左右；
4)通氩气，氩气流量为1sccm；
5)打开射频溅射开关，调节10w的溅射功率；
6 )进行派射，派射时间为14min。
[0020]b.一个制备银纳米棒水溶液的步骤:用恒温磁力搅拌器来控制溶液反应的温度，利用三口烧瓶来实现溶剂的添加和溶液的回流，使用的有机溶剂为乙二醇，溶质为封端剂(PVP)、硝酸银，溴化钠，具体步骤如下:
1)配溶液:以硝酸银为溶质，乙二醇为溶剂，使用容量瓶配成16g/L的硝酸银溶液；以封端剂(PVP)为溶质，乙二醇为溶剂配成16g/L的PVP溶液，其中PVP的含量将影响着最终生成的银纳米棒的尺寸、形貌等；以溴化钠为溶质，乙二醇为溶剂配成1.36g/L的溴化钠溶液；
2)利用移液管取16g/L的硝酸银溶液3ml加入一个烧杯中；用移液管与移液枪取16g/L的PVP溶液2.95ml，1.36g/L的溴化钠溶液0.05ml加入另一个烧杯中；
3)固定三口烧瓶和回流管，在三口烧瓶中加入5ml的乙二醇，并在其中放入磁力转子，将三口烧瓶中间的瓶口接上冷凝管，将其他两个瓶口塞上硅胶塞，使用铁架台将三口烧瓶固定在油浴磁力旋转器的上方，使三口烧瓶液面与油浴液面相平，将回流管接在三口烧瓶中间的一个瓶口并固定；
4)将接有冷凝管的三口烧瓶放入温度控制在155°C的油浴磁力搅拌器中；
5)溶液混合:把3ml的硝酸银溶液和3ml的PVP与溴化钠混合溶液，以0