用于薄膜太阳能电池透明电极的iwo材料的制备方法
【专利说明】用于薄膜太阳能电池透明电极的IWO材料的制备方法
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及半导体陶瓷制品的制造，具体地说，本发明涉及一种用于薄膜太阳能电池透明电极的IW0材料的制备方法。
【背景技术】
[0003]在平板显示器、低辐射节能玻璃、光伏电池和有机光电器件等领域，ΑΖ0、ΙΤ0透明电极的应用领域逐年增长，ΑΖ0是铝掺杂的氧化锌(ZnO)透明导电玻璃、ΙΤ0是一种N型氧化物半导体-氧化铟锡，ΙΤ0薄膜即铟锡氧化物半导体透明导电膜。提高透明电极的导电性能、提升电子迀移率和实现在低温下薄膜生长的研究，具有广阔的实际应用价值。通常有两种方法来降低透明电极的电阻率:一是通过增加载流子浓度，二是增强电子迀移率。
[0004]然而，提高电子迀移率的同时往往增加了载流子浓度，由于载流子浓度增加同时增加了光学吸收作用，对提高光伏电池的转化率不利。
【发明内容】
[0005]本发明需要解决的技术问题就在于克服现有技术的缺陷，提供一种用于薄膜太阳能电池透明电极的IW0材料的制备方法，本发明制备的IW0材料是一种陶瓷半导体材料，用所制得IW0陶瓷半导体材料磁控溅射生产透明导电膜，电阻率小于5X 10 4Ω.cm，在可见光区域400-900nm透过率大于83%，电子迀移率达到51cm2 /VS,载流子浓度2.6X 102°/厘米3，适合用于硅基或者CIGS薄膜太阳能电池。
[0006]为解决上述问题，本发明采用如下技术方案:
本发明用于薄膜太阳能电池透明电极的IW0材料的制备方法，包括下列步骤:
A.以纯度大于4N、平均粒径0.05-30微米的Ιη203粉体和W0 3粉体为作主原料，其中Ιη203粉体的重量比85%-99%，W03粉体的重量比1%_15%，掺杂主原料总重量的0%_6%的纯度大于99.95%的Zn0、Nb205、Sn02、Mo03其中的一种或几种，所有物料平均粒径均为0.05-30微米;
B.将以上粉体与粉体总重量20-50%的去离子水混和，加入粉体总重量0.1-0.5%的有机助剂，用球磨机球磨混合16小时以上，得水浆；
C.步骤B所得的水浆，加入水浆总重量0.8-1.5%聚乙烯醇有机粘接剂，继续球磨混合1-3小时；
D.对步骤C的产物进行喷雾干燥造粒，得平均粒径50-300微米的靶材原料；
E.将步骤D所得靶材原料用100-200MPa冷等静压成型或凝胶注模成型得到相对密度大于50%的还体；
F.将此坯体300-600°C保温2-5小时脱除有机添加剂；
G:在氧气气氛炉中或空气炉中1300-1580°C烧结致密，得到相对密度大于98%的ITO陶瓷半导体材料，导电性能良好，体电阻率小于7X10 3Ω.cm。
[0007]优选的，所述的主原料中Ιη203粉体的重量比为90%_98%，W0 3粉体的重量比为
2%-10%ο
[0008]进一步优选的，所述有机助剂为三乙醇胺、聚丙烯酸铵或聚丙烯酸；所述有机粘接剂为聚乙烯醇或者聚丙烯酸铵。
[0009]本发明制造了一种导电性能良好的体电阻率小于7X10 3Ω.cm的氧化物半导体材料，用本发明制造的IW0陶瓷半导体材料磁控溅射生产的透明导电膜，电阻率小于5X10 4Ω.cm，在可见光区域(400-900nm)透过率大于83%，电子迀移率达到51cm2 /VS，载流子浓度2.6X102°/厘米3，同时获得了比现有薄膜太阳能电池技术中ΑΖ0、ΙΤ0薄膜更高的电子迀移率，可以有效提高转化率，同时耐候性优良，降低了在薄膜电池在使用过程中由于膜层性能恶化导致转化效率下降的风险。
【具体实施方式】
[0010]
称量纯度为4N、平均粒径1.0微米的Ιη203粉体1500克，加入60克平均粒径5微米W03粉体，加入总重量2%的纯度大于99.95%平均粒径2微米的ZnO粉体，加入粉体总重量35%的去离子纯水和粉体总重量0.5%的三乙醇胺，粉体总重量1%的聚乙烯醇有机助剂，用球磨机球磨混合12小时以上，料浆喷雾干燥造粒处理，得到平均粒子径50微米的原料，使用冷等静压150MP的压力成型得到相对密度大于55%的坯体，将此坯体在空气炉中500°C保温4小时脱除有机添加剂，升温到1500°C烧结致密，得到相对密度大于98%的陶瓷半导体，将烧结体加工磨削到直径76毫米厚度6毫米的IW0材料，测得材料的体电阻率小于3.3X 10 3 Ω.cm，在S頂560磁控溅射机中直流磁控镀膜，功率100W，Ar2压力0.5Pa，玻璃基板温度常温，溅射过程稳定，用XP-1台阶仪测量测得薄膜厚度300纳米，CARY-100分光光度计测得400-900纳米的可见光透过率84.3%，用四探针测试薄膜电阻率，用霍尔效应测试仪测试薄膜的电子迀移率、载流子浓度，数据分别为4.6X 10 4 Ω.cm和51.7 cm2 /VS和
2.65 X ΙΟ20/厘米3，薄膜微观结构平滑致密综合性能优良。
[0011]最后应说明的是:显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
【主权项】
1.用于薄膜太阳能电池透明电极的IWO材料的制备方法，其特征在于，包括下列步骤: A.以纯度大于4N、平均粒径0.05-30微米的Ιη203粉体和WO 3粉体为作主原料，其中Ιη203粉体的重量比85%-99%，W03粉体的重量比1%_15%，掺杂主原料总重量的0%_6%的纯度大于99.95%的Zn0、Nb205、Sn02、Mo03其中的一种或几种，所有物料平均粒径均为0.05-30微米; B.将以上粉体与粉体总重量20-50%的去离子水混和，加入粉体总重量0.1-0.5%的有机助剂，用球磨机球磨混合16小时以上，得水浆； C.步骤B所得的水浆，加入水浆总重量0.8-1.5%的有机粘接剂，继续球磨混合1-3小时； D.对步骤C的产物进行喷雾干燥造粒，得平均粒径50-300微米的靶材原料； E.将步骤D所得靶材原料用100-200MP冷等静压成型或凝胶注模成型得到相对密度大于50%的还体； F.将此坯体300-600°C保温2-5小时脱除有机添加剂； G:在氧气气氛炉中或空气炉中1300-1580°C烧结致密，得到相对密度大于98%的陶瓷半导体材料，即为IWO材料，导电性能良好，体电阻率小于7 X 10 3 Ω.cm。2.如权利要求1所述的用于薄膜太阳能电池透明电极的IWO材料的制备方法，其特征在于:所述的主原料中111203粉体的重量比为90%-98%，WO 3粉体的重量比为2%-10%。3.如权利要求2所述的用于薄膜太阳能电池透明电极的IWO材料的制备方法，其特征在于:所述有机助剂为三乙醇胺、聚丙烯酸铵或聚丙烯酸；所述有机粘接剂为聚乙烯醇或者聚丙烯酸铵。4.如权利要求3之任一所述的用于薄膜太阳能电池透明电极的IWO材料的制备方法，其特征在于:用所制得IWO陶瓷半导体材料磁控溅射生产透明导电膜，电阻率小于5Χ10-4Ω.cm，在可见光区域400-900nm透过率大于83%，电子迀移率达到51cm2 /VS，载流子浓度2.6X 102°/厘米3，适合用于硅基或者CIGS薄膜太阳能电池。
【专利摘要】本发明公开了一种用于薄膜太阳能电池透明电极的IWO材料的制备方法，<b>In2O3</b>粉体和<b>WO3</b>粉体，加水及有机助剂，有机粘接剂，球磨，喷雾干燥造粒，脱除有机添加剂；烧结致密，得到IWO陶瓷半导体材料，导电性能良好，体电阻率小于7×10-3Ω.cm。磁控溅射生产透明导电膜，电阻率小于<b>5</b>×10-4<b>Ω</b>.cm，在可见光区域透过率大于83%,电子迁移率达到51cm<b>2</b>/VS，载流子浓度2.6×10<b>20</b>/厘米<b>3</b>，获得了比现有薄膜太阳能电池技术中AZO、ITO薄膜更高的电子迁移率，可以有效提高转化率，耐候性优良，降低了在薄膜电池在使用过程中由于膜层性能恶化导致转化效率下降的风险。
【IPC分类】H01L31/18
【公开号】CN105374901
【申请号】CN201510793319
【发明人】孔伟华
【申请人】南京迪纳科光电材料有限公司
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年11月18日