一種太陽能電池隔離層及其製備方法
2023-05-20 00:44:01 1
專利名稱：一種太陽能電池隔離層及其製備方法
技術領域：
本發明屬於太陽能電池技術領域，特別涉及一種太陽能電池隔離層及其製備方法。
背景技術：
柔性薄膜太陽能電池具有成本低、重量輕、可彎曲等優點，是太陽能電池發展的重 要方向。柔性薄膜太陽能電池是採用薄膜製備技術在柔性襯底(如不鏽鋼箔、鋁箔、鎳箔、 有機聚合物膜等)上沉積電池各功能層的方法製備。目前應用較多的是不鏽鋼箔襯底，為 防止不鏽鋼襯底元素擴散進入太陽能電池吸收層，降低太陽能電池轉換效率，必須在襯底 和電池底電極之間製備一層隔離層，以阻止襯底元素擴散進電池吸收層，降低轉換效率。一 般要求隔離層具有良好的化學穩定性、高的沉積速率、與襯底和底電極熱膨脹係數匹配較 好。
發明內容
本發明的目的是提供一種太陽能電池隔離層及其製備方法。
—種太陽能電池隔離層，其特徵在於，該隔離層為ErA層。 —種太陽能電池隔離層的製備方法，其特徵在於，採用反應濺射法製備Er203隔離 層。 所述反應濺射法製備Er203隔離層包括以下步驟 (1)以304不鏽鋼箔為基底，將基底放置在加熱器上，安裝靶材，調節靶基距為 30 50mm j (2)抽真空至真空度不大於3.0X10—卞a，打開加熱器電源，將基底加熱至600 700°C ; (3)通入氬氣和水蒸氣，將氣壓調至0. 1 0. 8Pa，其中水分壓為0. 01 0. 04Pa，
開濺射，將濺射功率增加至80 IOOW，輝光穩定後，移開擋板，開始沉積； (4)沉積20 40分鐘後，關擋板，關濺射，斷開氬氣和水蒸氣，切斷加熱電源，關真
空系統，得E^03隔離層。所述純金屬Er靶純度為99. 9 % 。 所述水蒸氣由真空蓄水罐提供，真空蓄水罐保持恆溫，以保持水蒸氣蒸發量的恆 定。 本發明的有益效果為￡1~203具有優良的抗腐蝕性能、沉積速率較高，與襯底和底 電極熱膨脹係數匹配較好，在電池各功能層製備工藝窗口內無相變，是柔性薄膜太陽能電 池較為適合的隔離層，所以本發明隔離層材料選用Ei^3層。 本發明在不鏽鋼箔基底上以水蒸氣作為反應氣體，採用反應濺射法製備Er203隔 離層。反應濺射提高了濺射效率，水蒸氣作為反應氣體，同時防止了靶材表面和不鏽鋼箔的 氧化，提高了沉積速率的可控性，可滿足工業化製備要求，製備的Er203隔離層結晶較好。
圖1是本發明所使用設備結構示意圖； 圖2是本發明實施例1所製備的Er203隔離層x射線e -2 e掃描圖； 圖3是本發明實施例1所製備的Er203隔離層SEM形貌圖； 圖4是本發明實施例2所製備的Er203隔離層x射線e -2 e掃描圖； 圖5是本發明實施例2所製備的Er203隔離層SEM形貌圖； 圖6是本發明實施例3所製備的Er203隔離層x射線e -2 e掃描圖； 圖7是本發明實施例3所製備的Er203隔離層SEM形貌圖； 圖8是本發明實施例3所製備的Er203隔離層斷面形貌圖； 圖中標號l-Ar氣質量流量計；2-截止閥；3_濺射靶；4_擋板；5_加熱器；6-分子 泵；7-機械泵；8-真空計；9-閘板閥；10-蓄水罐；11-控制閥；12-混氣室。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明作進一步說明 以下實施例均在如圖1所示的裝置中進行。本發明所使用設備結構示意圖如圖1 所示，該設備主要由Ar氣質量流量計l，截止閥2、濺射靶3、擋板4、加熱器5、分子泵6、機 械泵7、真空計8、閘板閥9、蓄水罐10、控制閥11及混氣室12組成，採用分子泵6和機械泵 7對系統抽真空，以下實施例中均採用此設備。反應濺射所用水蒸氣由蓄水罐提供，蓄水罐 溫度保持25°C，以保持水蒸氣蒸發量的恆定。
實施例1 採用反應濺射法製備￡1~203隔離層，以①75X5mm的純金屬Er靶(純度為99.9%) 為靶材，包括以下步驟 (1)將304不鏽鋼箔先放入酒精中進行超聲波清洗2分鐘，除去表面的水分；然後 放入丙酮中進行超聲波清洗3分鐘，除去表面的油汙；最後用電吹風吹乾；將石英基底放置 在加熱器上，安裝靶材，調節靶基距為40mm ; (2)抽真空至真空度不大於3. 0X10—卞a，打開加熱器電源，將基底加熱至600°C ;(3)通入氬氣，調節水蒸氣控制閥，水蒸氣由蓄水罐提供，蓄水罐溫度保持t:，以保
持水蒸氣蒸發量的恆定，真空計顯示水蒸氣為1. 5X10—2Pa，調節閘板閥至氣壓為0. 5Pa，開 濺射，將濺射功率增加至IOOW，輝光穩定後，移開擋板，開始沉積； (4)沉積20分鐘後，關擋板，關濺射，斷開氬氣和水蒸氣，切斷加熱電源，關真空系 統，得ErA隔離層。 Er203隔離層x射線e -2 e掃描見圖2，半高寬約0. 920° ，表明Er203隔離層結晶 較好』1~203隔離層為立方相，且呈(222)取向擇優生長。Er203隔離層SEM形貌圖見圖3，表 明Er203隔離層表面平整、緻密、無裂紋。
實施例2 採用反應濺射法製備￡1~203隔離層，以①75X5mm的純金屬Er靶(純度為99.9%) 為靶材，包括以下步驟 (1)將304不鏽鋼箔先放入酒精中進行超聲波清洗2分鐘，除去表面的水分；然後放入丙酮中進行超聲波清洗3分鐘，除去表面的油汙；最後用電吹風吹乾；將石英基底放置 在加熱器上，安裝靶材，調節靶基距為40mm ; (2)抽真空至真空度不大於3. 0X10—卞a，打開加熱器電源，將基底加熱至650°C ; (3)通入氬氣，調節水蒸氣控制閥，水蒸氣由蓄水罐提供，蓄水罐溫度保持25t:，
以保持水蒸氣蒸發量的恆定，真空計顯示水蒸氣為1.5X10—2Pa，調節閘板閥至氣壓為
0. 5Pa，開濺射，將濺射功率增加至100W，輝光穩定後，移開擋板，開始沉積； (4)沉積20分鐘後，關擋板，關濺射，斷開氬氣和水蒸氣，切斷加熱電源，關真空系
統，得ErA隔離層。 Er203隔離層x射線e -2 e掃描見圖4，半高寬約0. 812° ，表明Er203隔離層結晶 較好』1~203隔離層為三方相，且呈(101)取向擇優生長。Er203隔離層SEM形貌圖見圖5，表 明Er203隔離層表面平整、緻密、無裂紋，且呈雙晶向生長。
實施例3 採用反應濺射法製備￡1~203隔離層，以①75X5mm的純金屬Er靶(純度為99.9%) 為靶材，包括以下步驟 (1)將304不鏽鋼箔先放入酒精中進行超聲波清洗2分鐘，除去表面的水分；然後 放入丙酮中進行超聲波清洗3分鐘，除去表面的油汙；最後用電吹風吹乾；將石英基底放置 在加熱器上，安裝靶材，調節靶基距為40mm ; (2)抽真空至真空度不大於3. 0X10—卞a，打開加熱器電源，將基底加熱至650°C ; (3)通入氬氣，調節水蒸氣控制閥，水蒸氣由蓄水罐提供，蓄水罐溫度保持25°C，
以保持水蒸氣蒸發量的恆定，真空計顯示水蒸氣為3.0X10—2Pa，調節閘板閥至氣壓為
0. 5Pa，開濺射，將濺射功率增加至IOOW，輝光穩定後，移開擋板，開始沉積； (4)沉積20分鐘後，關擋板，關濺射，斷開氬氣和水蒸氣，切斷加熱電源，關真空系
統，得ErA隔離層。 Er203隔離層x射線e -2 e掃描見圖2，半高寬約0. 612° ，表明Er203隔離層結晶 較好』1~203隔離層為立方相，且呈(222)取向擇優生長。Er203隔離層SEM形貌圖見圖5，表 明Er203隔離層表面平整、緻密、無裂紋。Er203隔離層斷面形貌見圖8，表明塗層與襯底結合 良好，且呈柱狀生長，塗層生長速率為40nm/min。
權利要求
一種太陽能電池隔離層，其特徵在於，該隔離層為Er2O3層。
2. —種太陽能電池隔離層的製備方法，其特徵在於，採用反應濺射法製備￡1~203隔離層。
3. 根據權利要求2所述的一種太陽能電池隔離層的製備方法，其特徵在於，所述反應 濺射法製備Er203隔離層包括以下步驟(1) 以304不鏽鋼箔為基底，耙材選用純金屬Er靶，將基底放置在加熱器上，安裝靶材， 調節靶基距為30 50mm ;(2) 抽真空至真空度不大於3. 0 X 10—3Pa，打開加熱器電源，將基底加熱至600 700°C;(3) 通入氬氣和水蒸氣，將氣壓調至0. 1 0. 8Pa，其中水分壓為0. 01 0. 04Pa，開濺 射，將濺射功率增加至80 IOOW，輝光穩定後，移開擋板，開始沉積；(4) 沉積20 40分鐘後，關擋板，關濺射，斷開氬氣和水蒸氣，切斷加熱電源，關真空系 統，得ErA隔離層。
4. 根據權利要求3所述的一種太陽能電池隔離層的製備方法，其特徵在於，所述純金 屬Er靶純度為99. 9%。
5. 根據權利要求3所述的一種太陽能電池隔離層的製備方法，其特徵在於，所述水蒸 氣由真空蓄水罐提供，真空蓄水罐保持恆溫，以保持水蒸氣蒸發量的恆定。
全文摘要
本發明屬於太陽能電池技術領域，特別涉及一種太陽能電池隔離層及其製備方法。在不鏽鋼箔基底上以水蒸氣作為反應氣體，採用反應濺射法製備Er2O3隔離層安裝靶材，調節靶基距；抽真空至真空度不大於3.0×10-3pa，將基底加熱至600～700℃；通入氬氣和水蒸氣，將氣壓調至0.1～0.8Pa，其中水分壓為0.01～0.04Pa，將濺射功率增加至80～100W，輝光穩定後，沉積20～40分鐘，得Er2O3隔離層。反應濺射提高了濺射效率，水蒸氣作為反應氣體，同時防止了靶材表面和不鏽鋼箔的氧化，提高了沉積速率的可控性，可滿足工業化製備要求，製備的Er2O3隔離層結晶較好。
文檔編號H01L31/18GK101752431SQ20091024303
公開日2010年6月23日 申請日期2009年12月22日 優先權日2009年12月22日
發明者屈飛, 李弢, 王磊, 蔣文文 申請人:北京有色金屬研究總院