针对柔性大面积太阳能电池的新型透明电极、制备及应用

本发明属于太阳能电池，更具体地，涉及针对柔性大面积太阳能电池的新型透明电极、制备及应用。

背景技术：

1、太阳能光伏组件被认为是解决能源问题的根本途径之一。常见的太阳能电池(ⅲⅴ族，钙钛矿单节，钙钛矿叠层，有机电池等)结构为pn结形式，通常需要至少一侧连接透明导电电极。常见的透明导电电极有金属及金属纳米线电极(金、银、铜、铝等)，锡掺杂氧化铟(ito)，铝掺杂氧化锌(azo)，氟掺杂氧化锡(fto)等。然而，金属和金属纳米线电极由于金属本身透过率低下，导致电极的透过率较低。ito、azo、fto等电极，虽然可见光透过率高，但近红外透过率较低，且迁移率低、制备工艺复杂、通常需要高温制备。而针对柔性大面积太阳能电池模组需要一个较小的方阻，以减透明电极上的分压。概括而言，针对柔性大面积太阳能电池模组，对透明电极的要求如下：高透过率，高迁移率，高电导率，结晶度低。

技术实现思路

1、本发明提出一种适用于柔性大面积太阳能电池模组的新型透明电极及其制备方法，以及将氢掺杂氧化铟非晶薄膜作为柔性太阳能电池的透明电极的应用，满足所需高透过率、高迁移率、高电导率和结晶度低的要求。

2、根据本发明第一方面，提供了一种氢掺杂氧化铟非晶薄膜的制备方法，以氧化铟作为原料，以含有氢气的气体作为气源，利用直流脉冲电源，采用磁控溅射法，在基底上沉积氧化铟，无需退火过程，即得到氢掺杂氧化铟非晶薄膜。

3、优选地，所述气源中氢气的体积占比为0.1％-5％。

4、优选地，所述气源中还含有氧气和氩气，所述氧气的体积占比小于5％。

5、优选地，所述磁控溅射时腔室内压强的范围为0.5-2pa。

6、优选地，所述磁控溅射时的温度为20℃-30℃。

7、根据本发明另一方面，提供了任意一项方法制备得到的氢掺杂氧化铟非晶薄膜。

8、优选地，所述氢掺杂氧化铟非晶薄膜的厚度为50-500nm。

9、根据本发明另一方面，提供了所述的氢掺杂氧化铟非晶薄膜作为柔性太阳能电池的透明电极的应用。

10、优选地，所述太阳能电池的面积大于25cm2。

11、优选地，所述太阳能电池为量子点太阳能电池、钙钛矿太阳能电池或硒化锑太阳能电池。

12、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

13、(1)利用本发明制备方法得到的氢掺杂氧化铟薄膜透过率大于85％，迁移率大于115cm2 v-1s-1，电导率大于4000ω-1cm-1。相比于传统透明导电薄膜而言，迁移率大幅度提升，使薄膜可以在较低载流子浓度情况下获同等水平的电导率，薄膜透过率大幅度提升。

14、(2)由此制备的薄膜为非晶薄膜，满足柔性大面积太阳能电池模组中的柔性透明电极需求，以此制备的柔性大面积(面积大于25cm2)太阳能电池模组性能超过基于其他常见透明电极材料，具有广阔的应用价值。

技术特征：

1.一种氢掺杂氧化铟非晶薄膜的制备方法，其特征在于，以氧化铟作为原料，以含有氢气的气体作为气源，利用直流脉冲电源，采用磁控溅射法，在基底上沉积氧化铟，无需退火过程，即得到氢掺杂氧化铟非晶薄膜。

2.如权利要求1所述的氢掺杂氧化铟非晶薄膜的制备方法，其特征在于，所述气源中氢气的体积占比为0.1％-5％。

3.如权利要求2所述的氢掺杂氧化铟非晶薄膜的制备方法，其特征在于，所述气源中还含有氧气和氩气，所述氧气的体积占比小于5％。

4.如权利要求1所述的氢掺杂氧化铟非晶薄膜的制备方法，其特征在于，所述磁控溅射时腔室内压强的范围为2×10-4～5×10-4pa。

5.如权利要求1所述的氢掺杂氧化铟非晶薄膜的制备方法，其特征在于，所述磁控溅射时的温度为20℃-30℃。

6.如权利要求1-5任意一项方法制备得到的氢掺杂氧化铟非晶薄膜。

7.如权利要求6所述的氢掺杂氧化铟非晶薄膜，其特征在于，所述氢掺杂氧化铟非晶薄膜的厚度为50-500nm。

8.如权利要求6或7所述的氢掺杂氧化铟非晶薄膜作为柔性太阳能电池的透明电极的应用。

9.如权利要求8所述的应用，其特征在于，所述太阳能电池的面积大于25cm2。

10.如权利要求8或9所述的应用，其特征在于，所述太阳能电池为量子点太阳能电池、钙钛矿太阳能电池或硒化锑太阳能电池。

技术总结
本发明涉及针对柔性大面积太阳能电池的新型透明电极、制备及应用，属于太阳能电池技术领域。本发明提出了利用磁控溅射法制备氢掺杂氧化铟薄膜，制备高透过率、高迁移率、高电导率和低结晶度的透明导电电极。利用直流脉冲电源，在柔性基底上沉积了氢掺杂氧化铟薄膜，磁控溅射靶材为纯氧化铟陶瓷靶材。利用本发明制备方法得到的氢掺杂氧化铟薄膜透过率大于85％，迁移率大于115cm<supgt;2</supgt;V<supgt;‑1</supgt;s<supgt;‑1</supgt;，且为非晶薄膜，满足柔性大面积太阳能电池模组中的柔性透明电极需求，以此制备的柔性大面积太阳能电池模组性能超过基于其他常见透明电极材料，具有广阔的应用价值。

技术研发人员：唐江,葛赐雨,陈超,蒋博瑞,朱佳兴,宋海胜
受保护的技术使用者：华中科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15