透明电极、光伏电池、电子器件及透明电极的制备方法技术

本申请涉及一种透明电极、光伏电池、电子器件及透明电极的制备方法。透明电极包括光学多层膜，具有负等效相对磁导率；以及电极层，与光学多层膜邻接，电极层由导电材料形成且具有小于等于110nm的层厚。上述透明电极可使光波在宽频、宽角度下仍具有较高的能量透射率，且该透明电极结构简单，可大大降低制备成本；除此之外，该透明电极的电极层层厚可以增大至110nm，从而有利于提升透明电极的导电性能。

Transparent electrode, photovoltaic cell, electronic device and preparation method of transparent electrode

【技术实现步骤摘要】
透明电极、光伏电池、电子器件及透明电极的制备方法
本专利技术涉及光伏电池
，特别是涉及一种透明电极、光伏电池、电子器件以及透明电极的制备方法。
技术介绍
目前，掺锡氧化铟(ITO)是应用最为广泛的透明电极材料。但铟、锡等材料存在自然储量少、制备工艺复杂、成本高、稳定性差等缺点，同时它还具有一定的毒性。美国和英国公布铟的职业接触限值为0.1mg/m3，过多接触铟会危害身体健康，因此限制了其在太阳能电池、液晶显示器等器件上的应用。氧化锌(ZnO)作为Ⅱ-Ⅵ族n型半导体材料，正成为ITO的替代品，其室温下的直接光学带隙为3.37eV，具有良好的导电性和透光性。ZnO薄膜具有价格低廉、原料丰富、对人体无害等优势，但其导电性能尚需提高。另一方面，由于银具有非常好的导电性能，因此基于银线阵列或银线网络可以设计出性能优良的透明电极，但银线阵列设计和制备比较复杂，这增加了透明电极的设计成本。此外，银线阵列的设计也会影响透明电极整体的导电性能。
技术实现思路
基于此，有必要针对传统透明电极中的银线阵列或银线网络设计复杂、制备成本较高的问题，提供一种改进的透明电极。一种透明电极，包括：光学多层膜，具有正等效相对介电常数和负等效相对磁导率；以及，电极层，与所述光学多层膜邻接，所述电极层由导电材料形成且具有小于等于110nm的层厚。上述透明电极，通过将具有正等效相对介电常数和负等效相对磁导率的所述光学多层膜与所述电极层邻接，可使所述透明电极形成互补材料，使光波在宽频、宽角度下仍具有较高的能量透射率，且该透明电极结构简单，可大大降低其制备成本；除此之外，所述电极层的层厚可以达到110nm，从而有利于提升所述透明电极的导电性能。在其中一个实施例中，所述透明电极满足下列关系式：εede+εcdc＝0；μede+dc＝0；其中，所述光学多层膜的等效相对介电常数为εe，所述光学多层膜的等效相对磁导率为μe，所述光学多层膜的厚度为de，所述电极层的相对介电常数为εc，所述电极层的厚度为dc。在其中一个实施例中，所述光学多层膜由至少一组具有轴对称性质的多层膜组沿所述光学多层膜光波入射表面的法线方向邻接排布形成，所述多层膜组的对称轴与其排布方向垂直。在其中一个实施例中，所述具有轴对称性质的多层膜组包括两层第一光学膜以及设于该两层第一光学膜之间的第二光学膜，所述第一光学膜的折射率和所述第二光学膜的折射率不同。在其中一个实施例中，所述第一光学膜的厚度范围为100nm～200nm，所述第二光学膜的厚度范围为50nm～100nm。在其中一个实施例中，所述第一光学膜的厚度范围为123nm～135nm，所述第二光学膜的厚度范围为59nm。在其中一个实施例中，所述多层膜组的组数小于或等于一预设组数。在其中一个实施例中，所述第一光学膜为氟化镁膜，所述第二光学膜为二氧化钛膜。在其中一个实施例中，所述第一光学膜为二氧化硅膜，所述第二光学膜为二氧化钛膜。在其中一个实施例中，所述电极层由银或银含量大于50％的合金构成。一种光伏电池，具有如前所述的透明电极。上述光伏电池，能够接收更多的光波能量，进而提升光电转化效率，同时还具有较高的导电性能，有利于电子传输。一种电子器件，使用如前所述的光伏电池供电。上述电子器件，具有较高的节能效率，有利于减少能源损耗。一种透明电极的制备方法，包括：提供具有正等效相对介电常数和负等效相对磁导率的光学多层膜；提供层厚小于等于110nm的电极层，所述电极层由导电材料形成；将所述电极层与所述光学多层膜邻接。上述制备方法，利用具有正等效相对介电常数和负等效相对磁导率的光学多层膜和电极层邻接，以制备出具有互补材料特性的透明电极，从而可显著提高光波在所述透明电极中的能量透射率，且制备出的透明电极结构简单，可大大降低其制备成本；除此之外，通过上述方式还可以增加电极层的厚度，有利于提升所述透明电极的导电性能。在其中一个实施例中，提供具有正等效相对介电常数和负等效相对磁导率的光学多层膜，具体包括：调整所述光学多层膜各膜层的厚度，以使所述光学多层膜的等效相对介电常数εe、等效相对磁导率μe、所述光学多层膜的厚度de、所述电极层的相对介电常数εc以及所述电极层的厚度dc满足下列关系式：εede+εcdc＝0；μede+dc＝0在其中一个实施例中，提供具有正等效相对介电常数和负等效相对磁导率的光学多层膜，具体包括：提供具有不同折射率的第一光学膜和第二光学膜；将所述第二光学膜接于两层所述第一光学膜之间，以形成一组具有轴对称性质的多层膜组；将多组所述多层膜组沿所述光学多层膜光波入射表面的法线方向邻接排布，所述多层膜组的对称轴与其排布方向垂直。附图说明图1为本申请一实施例的结构示意图；图2为本申请另一实施例的结构示意图；图3为本申请一具体实施例的结构示意图；图4A示出了横电波入射时图3实施例与其电极层的透射率变化曲线；图4B示出了横磁波入射时图3实施例与其电极层的透射率变化曲线；图5示出了正入射下图3实施例与其电极层的透射率随光波波长的变化曲线；图6示出了横电波入射时本申请另一具体实施例与其电极层的透射率变化曲线；图7示出了横磁波入射时图6实施例与其电极层的透射率变化曲线。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的优选实施方式。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反的，提供这些实施方式的目的是为了对本专利技术的公开内容理解得更加透彻全面。需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”、“前”、“后”、“周向”以及类似的表述是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。由于银具有优秀的导电性能，因此，可以选用银来制备光伏电池的电极。然而，传统工艺中，虽然可以利用银线阵列或银线网络设计出性能优良的透明电极，但是银线阵列设计通常比较复杂，导致该类电极的制备成本较高。本申请通过互补介质理论来增强传统银电极在宽频、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种透明电极，其特征在于，包括：/n光学多层膜，具有正等效相对介电常数和负等效相对磁导率；以及，/n电极层，与所述光学多层膜邻接，所述电极层由导电材料形成且具有小于等于110nm的层厚。/n

【技术特征摘要】
1.一种透明电极，其特征在于，包括：
光学多层膜，具有正等效相对介电常数和负等效相对磁导率；以及，
电极层，与所述光学多层膜邻接，所述电极层由导电材料形成且具有小于等于110nm的层厚。


2.根据权利要求1所述的透明电极，其特征在于，所述透明电极满足下列关系式：
εede+εcdc＝0；
μede+dc＝0；
其中，所述光学多层膜的等效相对介电常数为εe，所述光学多层膜的等效相对磁导率为μe，所述光学多层膜的厚度为de，所述电极层的相对介电常数为εc，所述电极层的厚度为dc。


3.根据权利要求1或2所述的透明电极，其特征在于，所述光学多层膜由至少一组具有轴对称性质的多层膜组沿所述光学多层膜光波入射表面的法线方向邻接排布形成，所述多层膜组的对称轴与其排布方向垂直。


4.根据权利要求3所述的透明电极，其特征在于，所述具有轴对称性质的多层膜组包括两层第一光学膜以及设于该两层第一光学膜之间的第二光学膜，所述第一光学膜的折射率和所述第二光学膜的折射率不同。


5.根据权利要求4所述的透明电极，其特征在于，所述第一光学膜的厚度范围为100nm～200nm，所述第二光学膜的厚度范围为50nm～100nm。


6.根据权利要求5所述的透明电极，其特征在于，所述第一光学膜的厚度范围为123nm～135nm，所述第二光学膜的厚度范围为59nm。


7.根据权利要求3所述的透明电极，其特征在于，所述多层膜组的组数小于或等于一预设组数。


8.根据权利要求4所述的透明电极，其特征在于，所述第一光学膜为氟化镁膜，所述第二光学膜为二氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗杰，黄敏，赖耘，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32