專利名稱：一種以聚對苯二甲酸乙二酯塑料為襯底非晶硅薄膜太陽電池的制備方法
一種以聚對苯二甲酸乙二酯塑料為襯底非晶硅薄膜太陽電池的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及非晶硅薄膜太陽電池的制備技術(shù)，特別是一種以聚對苯二甲酸乙 二酯塑料為襯底的柔性非晶硅薄膜太陽電池的制備方法。背景技術(shù)：
目前塑料襯底柔性硅基薄膜太陽電池，大多采用高品質(zhì)聚酰亞胺塑料薄膜作 為襯底，在沉積溫度高達(dá)200。C的條件下制備太陽電池。該太陽電池的制備能耗 較高，此外高品質(zhì)聚酰亞胺塑料薄膜價(jià)格昂貴，故電池的成本較高。聚對苯二甲 酸乙二酯塑料薄膜是一種工業(yè)上已普遍應(yīng)用、廉價(jià)易得的包裝材料，具有重量輕、 機(jī)械性能好、透過率高、彎曲性好的優(yōu)點(diǎn)，具備作為太陽電池襯底的條件。然而， 由于聚對苯二甲酸乙二酯塑料薄膜的廉價(jià)性，其表面形貌通常不適合太陽電池的 制備；另外，聚對苯二甲酸乙二酯塑料的使用溫度通常在125'C以下，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于 常規(guī)的硅基薄膜電池制備時(shí)所需要的20(TC的沉積溫度。因此，作為電池襯底的 聚對苯二甲酸乙二酯塑料，需要解決其表面形貌較差和耐溫性差的問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述存在問題，提供一種以聚對苯二甲酸乙二酯塑料為 襯底非晶硅薄膜太陽電池的制備方法。 本發(fā)明的技術(shù)方案
一種以聚對苯二甲酸乙二酯塑料為襯底非晶硅薄膜太陽電池的制備方法，步
驟如下
1) 將聚對苯二甲酸乙二酯塑料進(jìn)行改性預(yù)處理，即將表面平整、無明顯劃
痕、可見光透過率為80% 90%的聚對苯二甲酸乙二酯塑料薄膜，在等離子化 學(xué)氣相沉積設(shè)備的腔室內(nèi)，利用低溫氬氣等離子體對聚合物的表面形貌進(jìn)行改性 預(yù)處理，襯底溫度125度，輝光功率40W 100W,反應(yīng)氣壓40Pa 80Pa , 處理時(shí)間10 30分鐘。
2) 在改性預(yù)處理后的聚對苯二甲酸乙二酯塑料襯底上，采用電子束反應(yīng)熱 蒸發(fā)或?yàn)R射的方式制備厚度為80nm 800nm的透明導(dǎo)電膜，沉積溫度不大于 14(TC;
3) 在沉積有透明導(dǎo)電膜的聚對苯二甲酸乙二酯塑料襯底上，采用射頻-等離 子化學(xué)氣相沉積法，制備pin型非晶硅太陽電池，工藝參數(shù)為反應(yīng)壓力3Torr 5Torr、沉積溫度不大于125°C、氫稀釋率2% 4%，輝光激發(fā)頻率為13. 56MHz;
4) 采用常規(guī)蒸鍍的方式制備太陽電池的鋁電極。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，采用廉價(jià)的聚對苯二甲酸乙二酯塑料代替昂貴的聚酰亞胺 作塑料襯底，成本低廉，性能完全達(dá)到使用要求。非晶硅電池部分p、 i、 n三層 均采用低溫的制備工藝，沉積溫度不超過125°C，和傳統(tǒng)的沉積溫度高達(dá)200°C 相比，在制備過程中能耗大大減少，使得太陽電池的制造成本進(jìn)一步降低。

圖1是本方法制備的以聚對苯二甲酸乙二酯塑料為襯底非晶硅薄膜太陽電 池的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中:1.聚對苯二甲酸乙二酯塑料襯底 2.透明導(dǎo)電膜 3.非晶硅電池p層4.非晶硅電池i層5.非晶硅電池n層 6.鋁電極
具體實(shí)施方式
實(shí)施例
一種以聚對苯二甲酸乙二酯塑料為襯底非晶硅薄膜太陽電池的制備方法，首 先利用氬等離子體對PET襯底表面形貌進(jìn)行改性預(yù)處理，襯底溫度125度、功 率50W、反應(yīng)氣壓60Pa、氬氣流量10 sccra、電極間距2. 5cm、處理時(shí)間20分鐘； 在處理后的PET塑料襯底上，采用電子束蒸發(fā)ITO透明導(dǎo)電膜，膜厚500nm;采 用硅烷作為反應(yīng)源氣體，通過射頻-等離子化學(xué)氣相沉積法方法，沉積pin單結(jié) 非晶硅薄膜太陽電池；輝光激發(fā)頻率為13.56MHz，襯底溫度125°C，反應(yīng)壓力 3Torr 5Torr，氫稀釋率3%;然后蒸鍍鋁背電極。該柔性太陽電池的轉(zhuǎn)換效率 達(dá)到5. 4% (Voc=0. 9V, FF=0. 55， Jsc=9. 74mA/cm2)。
權(quán)利要求
1. 一種以聚對苯二甲酸乙二酯塑料為襯底非晶硅薄膜太陽電池的制備方法，其特征在于步驟如下1)將聚對苯二甲酸乙二酯塑料進(jìn)行改性預(yù)處理，即將表面平整、無明顯劃痕、可見光透過率為80％～90％的聚對苯二甲酸乙二酯塑料薄膜，在等離子化學(xué)氣相沉積設(shè)備的腔室內(nèi)，利用低溫氬氣等離子體對聚合物的表面形貌進(jìn)行改性預(yù)處理，襯底溫度125度，輝光功率40W～100W，反應(yīng)氣壓40Pa～80Pa，處理時(shí)間10～30分鐘。2)在改性預(yù)處理后的聚對苯二甲酸乙二酯塑料襯底上，采用電子束反應(yīng)熱蒸發(fā)或?yàn)R射的方式制備厚度為80nm～800nm的透明導(dǎo)電膜，沉積溫度不大于140℃；3)在沉積有透明導(dǎo)電膜的聚對苯二甲酸乙二酯塑料襯底上，采用射頻-等離子化學(xué)氣相沉積法，制備pin型非晶硅太陽電池，工藝參數(shù)為反應(yīng)壓力3Torr～5Torr、沉積溫度不大于125℃、氫稀釋率2％～4％，輝光激發(fā)頻率為13.56MHz；4)采用常規(guī)蒸鍍的方式制備太陽電池的鋁電極。
全文摘要
本發(fā)明提出一種在聚對苯二甲酸乙二酯塑料(PET)廉價(jià)塑料襯底上低溫沉積柔性非晶硅薄膜太陽電池的技術(shù)，方法是首先采用等離子體輝光對PET塑料薄膜進(jìn)行預(yù)處理，以實(shí)現(xiàn)硅基薄膜電池所需求的襯底表面形貌；采用高壓高氫稀釋相結(jié)合的方式，在125℃溫度下優(yōu)化非晶硅薄膜材料及電池的性能；在PET塑料襯底上獲得了轉(zhuǎn)換效率達(dá)到5.4％的柔性非晶硅太陽電池。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，采用廉價(jià)的聚對苯二甲酸乙二酯塑料代替昂貴的聚酰亞胺作塑料襯底，成本低廉，性能完全達(dá)到使用要求；非晶硅電池部分p、i、n三層均采用低溫的制備工藝，沉積溫度不超過125℃，在制備過程中能耗大大減少，使得太陽電池的制造成本大大降低。
文檔編號H01L31/02GK101510577SQ200910068279
公開日2009年8月19日 申請日期2009年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月27日
發(fā)明者侯國付, 牮 倪, 張建軍, 耿新華, 薛俊明, 穎 趙, 陳新亮 申請人:南開大學(xué)