清洗后去除所述石英片4表面的丙酮； (2) 利用射频磁控溅射在石英片表面沉积一层靶薄膜。氩气作为保护气；其中磁控溅 射本底真空度为5 X 10 4 Pa，靶材与衬底距离为10cm，射频功率为150W，Ar气作为保护气流 量为12〇SCCm，工作气压为3Pa，溅射时间为25min，制得钯薄膜3厚度为35nm ; (3) 将上述制备的钯薄膜3在通氩气条件下以350°C温度进行退火处理35min，为试样 A； (4) 如附图2所示，用石英舟盛lg~5g纯度为99. 99%的三氧化钼粉末6置于退火炉 中心区域，将试样A有钯薄膜3的一面朝下，放于装有三氧化钼粉末6的石英舟舟上方；在 石英管入气口附近用另一石英舟舟盛4g的纯度为99. 9%的硫粉；升温前，先以200sCCm的 流量通入Ar 20min以排除石英管内的空气，升温时以90sccm的流量通入Ar作为保护气； 在20min内将退火炉中心升温至550°C，然后在60min内，将退火炉升温至800°C，其中硫粉 7处温度在IKTC左右；保持IOmin后，停止加热自然冷却，在钯薄膜3上生长形成厚度为 30nm的二硫化钼薄膜2 ; (5) 利用热蒸发方法在所述二硫化钼薄膜2上方制备Au/Ti厚度为50nm/5nm的上电 极； (6) 对电池进行退火处理，退火温度为350°C，退火时间为30min。
[0018]实例 4 : (1) 清洗石英片，采用丙酮溶液对石英片4进行超声清洗后去除石英片4表面的有机污 垢，并采用酒精对所述石英片4进行超声清洗后去除所述石英片4表面的丙酮； (2) 利用射频磁控溅射在石英片表面沉积一层靶薄膜。Ar作为保护气；其中磁控溅射 本底真空度为5 X 10 4 Pa，靶材与衬底距离为10cm，射频功率为180W，Ar气作为保护气流量 为13〇SCCm，工作气压为3. 5Pa，溅射时间为30min，所得钯薄膜3厚度为40nm ; (3) 将上述制备的钯薄膜在通Ar条件下以500°C温度进行退火处理40min，为试样A ; (4 )如附图2所示，用石英舟盛lg~5g纯度为99. 99%的三氧化钼粉末6置于退火炉中心 区域，将试样A有钯薄膜3的一面朝下，放于装有三氧化钼粉末6的石英舟上方；在石英管 入气口附近用另一石英舟盛5g的纯度为99. 9%的硫粉；升温前，先以20〇Sccm的流量通入 Ar 20min以排除石英管内的空气，升温时以IlOsccm的流量通入Ar作为保护气；在20min 内将退火炉中心升温至550°C，然后在60min内，将退火炉升温至800°C，其中硫粉7处温度 在IKTC左右；保持15min后，停止加热自然冷却，在钯薄膜上生长形成厚度为40nm的二硫 化钼薄膜2 ; (5) 利用热蒸发方法在所述二硫化钼薄膜2上方制备Au/Ti厚度为50nm/5nm的上电 极； (6) 对电池进行退火处理，退火温度为500°C，退火时间为40min。
[0019] 实例 5 : (1) 清洗石英片，采用丙酮溶液对石英片4进行超声清洗后去除石英片4表面的有机污 垢，并采用酒精对所述石英片4进行超声清洗后去除所述石英片4表面的丙酮； (2) 利用射频磁控溅射在石英片4表面沉积一层靶薄膜。Ar作为保护气；其中磁控溅 射本底真空度为6 X 10 4 Pa，靶材与衬底距离为10cm，射频功率为200W，Ar气作为保护气流 量为140sccm，工作气压为4. 5Pa，溅射时间为35min，所得钯薄膜3厚度为45nm ; (3) 将上述制备的钯薄膜3在通Ar条件下以450°C温度进行退火处理35min，为试样 A； (4) 如附图2所示，用石英舟盛lg~5g纯度为99. 99%的三氧化钼粉末6置于退火炉中 心区域，将试样A有钯薄膜3的一面朝下，放于装有三氧化钼6粉末的石英舟舟上方；在石 英管入气口附近用另一石英舟盛8g的纯度为99. 9%的硫粉；升温前，先以20〇SCCm的流量 通入Ar 20min以排除石英管内的空气，升温时以120sccm的流量通入Ar作为保护气；在 20min内将退火炉中心升温至550°C，然后在60min内，将退火炉升温至850°C，其中硫粉7 处温度在IKTC左右；保持15min后，停止加热自然冷却，在钯薄膜上生长形成厚度为45nm 的二硫化钼薄膜2 ; (5) 利用热蒸发方法在所述二硫化钼薄膜2上方制备Au/Ti厚度为55nm/7nm的上电 极； (6) 对电池进行退火处理，退火温度为400°C，退火时间为30min。
[0020] 实例6 : (1)清洗石英片，采用丙酮溶液对石英片4进行超声清洗后去除石英片4表面的有机污 垢，并采用酒精对所述石英片4进行超声清洗后去除所述石英片4表面的丙酮； (3)利用射频磁控溅射在石英片表面沉积一层靶薄膜。Ar作为保护气；其中磁控溅射 本底真空度为6 X 10 4 Pa，靶材与衬底距离为10cm，射频功率为250W，Ar气作为保护气流量 为150sccm，工作气压为5Pa，溅射时间为45min，所得钯薄膜3厚度为50nm ; (3)将上述制备的钯薄膜3在通氩气条件下以500 °C温度进行退火处理400min，为试样 A； (4 )如附图2所示，用石英舟盛lg~5g纯度为99. 99%的三氧化钼粉末6置于退火炉中心 区域，将试样A有钯薄膜3的一面朝下，放于装有三氧化钼粉末6的石英舟上方；在石英管 入气口附近用另一石英舟盛IOg的纯度为99. 9%的硫粉；升温前，先以20〇SCCm的流量通入 Ar 20min以排除石英管内的空气，升温时以150sccm的流量通入Ar作为保护气；在20min 内将退火炉中心升温至550°C，然后在60min内，将退火炉升温至900°C，其中硫粉7处温度 在IKTC左右；保持20min后，停止加热自然冷却，在钯薄膜3上生长形成厚度为50nm的二 硫化钼薄膜2 ; (5) 利用热蒸发方法在所述二硫化钼薄膜2上方制备Au/Ti厚度为60nm/8nm的上电 极； (6) 对电池进行退火处理，退火温度为500°C，退火时间为40min。
[0021] 为了更进一步的说明本发明实施例提供的肖特基异质结太阳能电池的制备方法， 现给出其具体实例如下： 由于制备太阳能电池的步骤是相同的，各个实施例之间的区别仅仅是各个参数的区 另IJ，为了节省篇幅，下表仅仅给出了各个实施例中的参数；具体实例如下表所示，表1示出 了肖特基异质结太阳能电池的制备方法的实施例。
[0022] 表 1
本发明中的肖特基异质结太阳电池的制备方法，包括钯金属薄膜的制备，以及化学气 相沉积制备硫化钼薄膜。可以在石英片上制备肖特基异质结太阳电池，具有高的光电转换 效率。为肖特基异质结太阳电池的制备提供了新的制备方法。
[0023] 本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制 本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本 发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种基于二硫化钼的肖特基结太阳能电池的制备方法，其特征在于，利用磁控溅射 技术在石英片上沉积一层金属钯薄膜，经退火后再利用化学气相沉积法在钯上面生长二硫 化钼薄膜，形成肖特基异质结，最后制备上电极，包括下述步骤： 清洗石英片，采用丙酮溶液对石英片进行超声清洗后去除石英片表面的有机污垢，并 采用酒精对所述石英片进行超声清洗后去除所述石英片表面的丙酮； (2) 利用射频磁控溅射在石英片表面沉积一层金属钯薄膜；磁控溅射的本底真空度为 3 X 10 4 Pa~6. O X 10 4 Pa靶材与衬底距离为10cm，射频功率为80W~250W，氩气作为工作气 体，流量为90sccm~150sccm，工作气压为I. 5Pa~5Pa，派射时间为15min~40min ; (3) 为了使沉积钯薄膜表面更加平整，改善钯薄膜的界面，将上述制备的钯薄膜在通氩 气条件下进行退火处理，其中退火温度为300~500°C，退火时间为20min~40min ;所得试样 记为A ; (4) 用石英舟盛lg~5g纯度为99. 99%的三氧化钼粉末置于退火炉中心区域，将试样A 有钯薄膜的一面朝下，放于装有三氧化钼粉末的石英舟上方；在石英管入气口附近用另一 石英舟盛2g~10g的纯度为99. 9%的硫粉；升温前，先以20〇SCCm的流量通入氩气20min以 排除石英管内的空气，升温时以50~150s CCm的流量通入氩气作为保护气；在20min左右将 退火炉中心升温至550°C，然后在20~60min内，将退火炉升温至700~900°C，其中硫粉处温 度在IKTC左右；保持5min~25min后，停止加热自然冷却，在钯薄膜上生长形成二硫化钼薄 膜，其厚度为15nm~50nm ; (5) 利用热蒸发方法在所述二硫化钼上制备Au/Ti复合电极； (6) 对经上述步骤形成的电池进行退火处理，退火温度为300~500°C，退火时间为 20~40min。2. 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（2)中的金属钯薄膜厚度为 20nm~50nm〇3. 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（4)石英舟所盛纯度为99. 99% 的三氧化钼粉末重量为lg~5g ;在石英管入气口附近用另一石英舟盛纯度为99. 9%的硫粉 重量为2g~10g ;氩气作为保护气通入的流量为50sccm~150sccm ;第一次升温目标温度为 550°C，第二次升温的目标温度为700°C ~900°C;恒温保持时间为5~25min ;在钯薄膜上生长 形成二硫化钼薄膜的厚度为15nm~50nm。4. 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（5)中复合电极厚度为：Au 40 nm~60nm，Ti 3nm~8 nm〇5. 利用权利要求1所述的方法制备得到的基于二硫化钼的肖特基异质结太阳能电池， 其特征在于，所述的电池各层从上往下依次为石英片、钯薄膜、二硫化钼薄膜、Ti薄膜、Au 薄膜。
【专利摘要】本发明公开了一种基于二硫化钼的肖特基太阳电池的制备方法，利用金属钯与二硫化钼形成肖特基异质结，在石英衬底上制备薄膜太阳能电池。纳米层状二硫化钼薄膜的制备采用化学气相沉积法实现，金属钯薄膜采用磁控溅射法实现，钯薄膜作为背电极，金属钛/金叠层薄膜通过热蒸发方法在二硫化钼薄膜上沉积作为上电极。这种基于二硫化钼的肖特基异质结太阳能电池光电转换效率高，制备方法简单易行，成本低，具有广泛应用前景。
【IPC分类】H01L31/18
【公开号】CN105161576
【申请号】CN201510677976
【发明人】曾祥斌, 文杨阳, 文西兴, 廖武刚, 王文照, 徐素娥, 李寒剑, 郭富城
【申请人】华中科技大学
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年10月20日