一种利用DVD光盘制备具有光栅结构二氧化钛薄膜的方法及其制成的薄膜和应用技术

本发明专利技术属于半导体薄膜技术领域，公开了一种利用DVD光盘制备具有光栅结构二氧化钛薄膜的方法及其制成的薄膜和应用。将无水乙醇，三乙醇胺，钛酸四丁酯和去离子水搅拌混合，配置成前驱液，将前驱液旋涂在干净的透明导电玻璃上，随后将预先制备的聚二甲基硅氧烷薄膜附着在具有湿膜的透明导电玻璃上，并施以150帕斯卡的压力，烘干箱中退火；待冷却至室温后，揭开附着在透明导电玻璃的聚二甲基硅氧烷薄膜，然后将透明导电玻璃玻璃放入马弗炉进行550℃退火2小时，得到具有光栅结构TiO2的薄膜。该方法操作简单，制备时间短，重复性高，不需要在特殊的真空环境条件下进行，该薄膜可以作为太阳能电池的阳极应用在太阳能电池领域中。电池的阳极应用在太阳能电池领域中。

【技术实现步骤摘要】
一种利用DVD光盘制备具有光栅结构二氧化钛薄膜的方法及其制成的薄膜和应用


[0001]本专利技术属于半导体薄膜
，特别涉及一种利用DVD光盘制备具有光栅结构二氧化钛薄膜的方法及其制成的薄膜和应用。

技术介绍

[0002]随着太阳能电池领域的发展，一些传统透明导电薄膜材料所制备的薄膜的光电转化效率已经不能满足人们对能源的需求。所以目前科研人员致力于改变薄膜表面的结构或者制备多层复合透明导电薄膜，用以提高太阳能电池的效率。其中，改变薄膜的结构指的是在薄膜表面制备微纳结构。到目前为止，已经有金字塔结构、光栅结构和蜂窝结构等。这些结构可以减少光反射的表面，提高薄膜的透射率。目前常用的几种在薄膜表面制备微纳结构的方法主要有，电子束刻蚀法、等离子体刻蚀法、纳米压印法以及电化学沉积法等。但这些方法大多都制备过程繁琐、制备时间周期长、制作费用昂贵，并且有的方法所需仪器和化学药品较为昂贵，有的还需要添加有毒有害的化学试剂，有的还需要比较苛刻的环境条件等一系列问题。此外，采用这些方法制备透明导电薄膜结构时可控性也不容易保证，并且所得产物的形貌和尺寸不均。

技术实现思路

[0003]为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本专利技术的首要目的在于提供一种利用DVD光盘制备具有光栅结构二氧化钛薄膜的方法；该方法简单、低成本和重复性高，且无需特殊气体作为环境介质。
[0004]本专利技术的又一目的在于提供一种上述方法制备得到的二氧化钛薄膜。
[0005]本专利技术的再一目的在于提供一种上述二氧化钛薄膜的应用。
[0006]本专利技术的目的通过下述技术方案实现：
[0007]一种利用DVD光盘制备具有光栅结构二氧化钛薄膜的方法，采用以下步骤：
[0008](1)去除未记录DVD光盘的聚碳酸酯盘层上方的保护层，然后用无水乙醇在超声清洗机洗涤，干燥后备用；将质量比10：1的道康宁184和固化剂混合搅拌均匀，浇铸在DVD光盘的聚碳酸酯盘层上，然后在真空烘干箱中于60℃～80℃脱气并固化1.5～2小时；然后从DVD光盘上剥离出具有光栅图案化的聚二甲基硅氧烷薄膜；
[0009](2)将无水乙醇、三乙醇胺以及钛酸四丁酯按顺序滴加到烧杯中，并进行15～30分钟充分的搅拌；随后向混合溶液中滴加去离子水，并进行15～30分钟充分的搅拌，得到TiO2溶胶；所述无水乙醇、三乙醇胺、钛酸四丁酯和去离子水的体积比为12：1：3：1；
[0010](3)将80～120μL步骤(2)所得TiO2溶胶滴加干净的透明导电玻璃上，以1000～1500转每分钟的速度旋涂在透明导电玻璃上；
[0011](4)旋涂结束后，立马将步骤(1)所得具有光栅图案化的聚二甲基硅氧烷薄膜附着在涂有TiO2溶胶的透明导电玻璃上，施加150帕斯卡的压力；随后放在干燥箱中60℃～80℃
干燥1.5～2小时，自然冷却至室温；
[0012](5)揭开附着在透明导电玻璃上的具有光栅图案化的聚二甲基硅氧烷薄膜，将透明导电玻璃放入马弗炉进行450℃～550℃退火2～3小时处理，得到具有光栅结构二氧化钛薄膜。
[0013]步骤(3)所述干净的透明导电玻璃是将透明导电玻璃放在超声清洗机中并分别用去离子水、丙酮和无水乙醇各洗涤30分钟，以除去透明导电玻璃表面上的杂质，清洗完成后干燥，得到干净的透明导电玻璃。
[0014]一种由上述的方法制备得到的具有光栅结构二氧化钛薄膜。
[0015]上述具有光栅结构二氧化钛薄膜作为太阳能电池的阳极在太阳能电池领域中的应用。
[0016]本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果：
[0017](1)本专利技术过程操作简单，样品制备时间短，重复性高，不需要引入特殊的气体等苛刻的真空环境条件；所需设备简单、成本低廉，可直接大批量复制生产。
[0018](2)本专利技术所制得的TiO2薄膜可以应用在太阳能电池领域中，这种具有光栅结构的TiO2薄膜可以改善太阳能电池的采光效果，而且有利于电荷提取，从而提高太阳能电池的效率。
附图说明
[0019]图1为制备具有光栅结构的TiO2薄膜的流程图。
[0020]图2为实施例1制备具有光栅结构的TiO2薄膜的结构示意图。
[0021]图3、4为实施例1制备具有光栅结构的TiO2薄膜的表面二次电子显微结构照片。
[0022]图5为具有光栅结构的TiO2薄膜的反射光谱曲线图。
具体实施方式
[0023]下面结合实施例对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。以下实施例所用原料均为市售或自制。
[0024]实施例1
[0025]1.去除未记录DVD光盘的聚碳酸酯盘层上方的保护层，然后用无水乙醇在超声清洗机洗涤，干燥后，将道康宁184以主剂：固化剂＝10：1质量比搅拌均匀，然后浇铸在DVD光盘的聚碳酸酯盘层上，然后在真空烘干箱中于60℃脱气并固化2小时；然后从DVD光盘上剥离出具有光栅图案化的聚二甲基硅氧烷薄膜。
[0026]2.将透明导电玻璃放在超声清洗机中并分别用去离子水，丙酮和无水乙醇各洗涤30分钟，以除去透明导电玻璃表面上的杂质，清洗好后干燥，得到干净的透明导电玻璃。
[0027]3.将12mL的无水乙醇，1mL的三乙醇胺以及3mL的钛酸四丁酯按顺序滴加到烧杯中，并进行20分钟充分的搅拌；随后向混合溶液中滴加1mL的去离子水，并进行30分钟充分的搅拌，得到稳定，均匀，清澈透明的淡黄色TiO2溶胶。
[0028]4.将100μL步骤3所得TiO2溶胶滴加在步骤2所得干净的透明导电玻璃上，以1000转每分钟的速度旋涂在透明导电玻璃上。
[0029]5.旋涂结束后，迅速将步骤1中得到的具有光栅图案化的聚二甲基硅氧烷薄膜附
着在透明导电玻璃上，并施加150帕斯卡的压力；随之放在干燥箱中60℃干燥2小时，自然冷却至室温。
[0030]6.轻轻揭开附着在透明导电玻璃上的具有光栅图案化的聚二甲基硅氧烷薄膜，然后将透明导电玻璃放入550℃的马弗炉中，进行2小时退火，就可以得到具有光栅结构TiO2的薄膜。
[0031]以上步骤的流程图如图1所示。
[0032]如图3、4所示，所制得的样品成功地复制了DVD光盘的结构。
[0033]所得样品的结构请参见图2所示，本专利技术的一种具有光栅结构的TiO2薄膜，适用于非晶硅太阳能电池、无机化合物半导体薄膜太阳能电池、有机薄膜太阳能电池和钙钛矿太阳能电池等，从上到下依次是光入射方向1、TiO2层2、透明导电玻璃衬底3。
[0034]将经过压印处理的TiO2薄膜和未经压印处理的TiO2薄膜进行反射率测试，所得结果如图5所示。
[0035]实施例2
[0036]1.去除未记录DVD光盘的聚碳酸酯盘层上方的保护层，然后用无水乙醇在超声清洗机洗涤，干燥后，将道康宁184以主剂：固化剂＝10：1质量比搅拌均匀，然后浇铸在DVD光盘的聚碳酸酯盘层上，然后在真空烘干箱中于60℃脱气并固本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用DVD光盘制备具有光栅结构二氧化钛薄膜的方法，其特征在于采用以下步骤：(1)去除未记录DVD光盘的聚碳酸酯盘层上方的保护层，然后用无水乙醇在超声清洗机洗涤，干燥后备用；将质量比10：1的道康宁184和固化剂混合搅拌均匀，浇铸在DVD光盘的聚碳酸酯盘层上，然后在真空烘干箱中于60℃～80℃脱气并固化1.5～2小时；然后从DVD光盘上剥离出具有光栅图案化的聚二甲基硅氧烷薄膜；(2)将无水乙醇、三乙醇胺以及钛酸四丁酯按顺序滴加到烧杯中，并进行15～30分钟充分的搅拌；随后向混合溶液中滴加去离子水，并进行15～30分钟充分的搅拌，得到TiO2溶胶；所述无水乙醇、三乙醇胺、钛酸四丁酯和去离子水的体积比为12：1：3：1；(3)将80～120μL步骤(2)所得TiO2溶胶滴加干净的透明导电玻璃上，以1000～1500转每分钟的速度旋涂在透明导电玻璃上；(4...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁振耀，肖也，董新永，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：