一种诱导PEDOT:PSS溶液在硅金字塔绒面结构上的保形成膜技术制造技术

本发明专利技术公开了一种诱导PEDOT:PSS溶液在硅金字塔绒面结构上的保形成膜技术，具体包括以下步骤：(1)采用碱性溶液法在硅表面制备金字塔结构，将硅片切割为1

【技术实现步骤摘要】
一种诱导PEDOT:PSS溶液在硅金字塔绒面结构上的保形成膜技术


[0001]本专利技术涉及有机光电子技术材料领域，特别提供了一种诱导 PEDOT:PSS溶液在硅金字塔绒面结构上的保形成膜技术。

技术介绍

[0002]PEDOT:PSS作为硅基杂化太阳电池的空穴选择性接触材料有着价格低廉、成膜方式简单的优势，近年来广受关注。在器件的制备过程中为实现太阳电池对光的有效利用，硅表面往往设计有陷光结构，如纳米柱阵列、纳米线阵列、多孔硅、和金字塔阵列等。金字塔结构的可控的低密度和尺寸，展现出的优异的陷光能力可大大降低对光的反射，让其成为这些结构中的佼佼者，而PEDOT:PSS层则可通过旋涂的方式在陷光结构上直接成膜。
[0003]但是在传统的成膜过程中由于水溶性的PEDOT:PSS溶液覆盖在起伏的金字塔表面，而且在水表面张力的作用下会导致PEDOT:PSS 无法到达金字塔结构的底部，同时PEDOT:PSS溶液与金字塔结构的接触角也是影响液体浸润性的又一主要因素，因此在金字塔结构上直接旋涂成膜会对保形成膜的效果造成损害。
[0004]目前大多数保形成膜的方法主要包括超声雾化法、DEP二次旋涂法、以及添加表面活性剂等方式，而且为了保证吸光性还对硅表面的陷光结构进行了优化。这些方法一方面其工艺技术较为繁琐、成本较高；另一方面还可能存在成膜质量低以及对硅基底造成二次污染的问题。
[0005]而采用乙醇诱导PEDOT:PSS溶液在硅金字塔绒面结构上保形成膜的技术，可使得PEDOT:PSS溶液较容易到达金字塔底部，实现高质量的保形成膜。而且有着高可控性，适用于多尺度的金字塔结构的优势。同时其制备工艺简单、无污染、成本低廉。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种制备方式简单、成本低廉的工艺技术，以实现PEDOT:PSS溶液在硅金字塔绒面结构上高质量保形成膜。本专利技术提供的乙醇诱导PEDOT:PSS溶液技术，可在硅金字塔绒面结构上实现PEDOT:PSS溶液与金字塔底端有较好的接触，既降低了溶液与金字塔结构的接触角，又增加有机薄膜与硅基底的接触面积，从而提高了其保形性，提升了光电转换效率。
[0007]本专利技术提供的一种诱导PEDOT:PSS溶液在硅金字塔绒面结构上的保形成膜技术如下：
[0008](1)采用氢氧化钾(KOH)溶液在85℃的条件下对4英寸的圆形硅片抛光硅表面刻蚀金字塔结构，刻蚀时间为30分钟，刻蚀完成后用去离子水充分清洗后，将硅片切割为大小相等的正方形，备用；
[0009](2)在棕色小瓶中依次加入2000微升PEDOT:PSS溶液，5wt％乙二醇(EG)和0.25wt％表面活性剂(TX
‑
100)，在溶液中放入磁子，使用400转/分的转速搅拌混合均匀，备
用；
[0010](3)取10
‑
20微升浓度大于99％的乙醇溶液，滴于步骤(1)中制备的金字塔结构的硅表面，以300转/分，旋涂时间为5秒，在硅金字塔表面得到一层均匀的乙醇薄膜；
[0011](4)步骤(3)完成后，在乙醇还未蒸发的情况下，取80微升步骤(2)获得的PEDOT:PSS溶液滴于乙醇薄膜表面；
[0012](5)步骤(4)完成后，静置60
‑
70秒，在1000
‑
7000转/分的范围内，选取其中一个转速，采用旋涂法对硅表面溶液进行旋涂沉积成膜，旋涂时间为40秒；
[0013](6)将步骤(5)获得的硅片放置在温度为120℃的烘箱中进行烘干，烘干时间为15分钟。
[0014]进一步，所述步骤(1)中的氢氧化钾溶液浓度为1.1％～2％。
[0015]再一步，所述步骤(1)中氢氧化钾溶液中含有8％～10％异丙醇。
[0016]更进一步，所述步骤(4)中以最短的时间取80微升步骤(2) 获得的PEDOT:PSS溶液滴于乙醇薄膜表面，保证硅表面的乙醇在本步骤中没有过多的蒸发，确保乙醇诱导的有效性。
[0017]更进一步，所述步骤(5)中使乙醇和PEDOT:PSS溶液充分溶解，利用乙醇与硅之间良好的浸润性，乙醇与水溶液良好的互溶性，诱导与硅表面浸润性较差的PEDOT:PSS溶液实现PEDOT:PSS溶液与硅表面良好的接触。
[0018]采用上述技术方案，专利技术人使用与硅片表面具有良好浸润性的乙醇作为诱导层，将与硅表面浸润性差的PEDOT:PSS水溶液诱导到硅表面的金字塔结构的底端，乙醇与水溶液有很好的互溶性，实现更好的接触后，使用旋涂的方法沉积成膜。通过控制乙醇的旋涂速度和时间实现了诱导PEDOT:PSS溶液在硅表面保形成膜，有效的提升了硅基杂化太阳电池的异质结接触质量，有利于硅基杂化太阳电池性能的提升。
[0019]本专利技术的有益效果为：PEDOT:PSS薄膜在硅金字塔绒面结构上实现保形成膜的技术，无需贵重仪器设备、不产生污染、简单低成本。通过乙醇诱导实现PEDOT:PSS溶液与硅金字塔表面的接触，再进行旋涂制备PEDOT:PSS薄膜。这种制备方法可以适用于多种尺度的硅表面金字塔结构，能够实现良好的异质结接触，促进了载流子分离，提升硅基杂化太阳电池的性能。
附图说明
[0020]图1是本专利技术第一种实施方式所制备的未使用乙醇诱导 PEDOT:PSS薄膜的SEM图；
[0021]图2是本专利技术第二种实施方式所制备的使用乙醇诱导 PEDOT:PSS薄膜的SEM图；
[0022]图3是本专利技术第四种实施方式所制备的使用乙醇诱导 PEDOT:PSS薄膜的SEM图；
[0023]图4是本专利技术的乙醇诱导PEDOT:PSS成膜的示意图。
具体实施方式
[0024]下面结合附图对本专利技术做一进步详细描述：
[0025]实施例1(对照实例)：无乙醇诱导PEDOT:PSS溶液在硅金字塔表面沉积成膜。
[0026](1)采用氢氧化钾(KOH)溶液成分为：920毫升高纯度去离子水、80毫升异丙醇、20.466g氢氧化钾(KOH)在85℃的条件下对4英寸的圆形硅片抛光硅表面刻蚀金字塔结构，
刻蚀时间为30分钟，刻蚀完成后用去离子水充分清洗后，将硅片切割为1
×
1cm2，备用；
[0027](2)在棕色小瓶中依次加入2000微升PEDOT:PSS溶液，5wt％乙二醇和0.25wt％表面活性剂(TX
‑
100)，在溶液中放入干净的磁子，使用400转/分的转速搅拌混合均匀，备用；
[0028](3)取80微升步骤(2)获得的PEDOT:PSS溶液滴于乙醇薄膜表面；
[0029](4)步骤(3)完成后，静置60秒，在3000转/分，采用旋涂法对硅表面溶液进行旋涂沉积成膜，旋涂时间为40秒；
[0030](5)将步骤(4)获得的硅片放置在温度为120℃的烘箱中进行烘干，烘干时间为15分钟。
[0031]实施例2
[0032](1)采用氢氧化钾(KOH)溶液成分为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种诱导PEDOT:PSS溶液在硅金字塔绒面结构上的保形成膜技术，其特征在于，包括以下步骤：(1)使用氢氧化钾(KOH)溶液在硅表面制备金字塔结构，将硅片切割为大小相等的正方形；(2)在棕色小瓶中依次加入PEDOT:PSS溶液，5wt％的乙二醇(EG)和0.25wt％的表面活性剂(TX
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100)，在溶液中放入磁子，使用400
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800转/分的转速搅拌混合均匀，备用；(3)取10
‑
20微升浓度大于99％的乙醇溶液，滴于步骤(1)中制备的金字塔结构的硅表面，以300
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400转/分，旋涂时间为5
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8秒；(4)步骤(3)完成后，在乙醇还未蒸发的情况下，立即取80
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100微升步骤(2)获得的PEDOT:PSS溶液滴于乙醇薄膜表面；(5)步骤(4)完成后，静置60
‑
70秒，在1000
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7000转/分的范围内，选取其中一个转速，采用旋涂法对硅表面溶液进行旋涂沉积成膜，旋涂时间为40
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60秒；(6)将步骤(5)获得的硅片放置在温度为120℃的烘箱中进行烘干，烘干时间为15
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20分钟。2.按照权利要求1所述的一种诱导PEDOT:PSS溶液在硅金字塔绒面结构上的保形成膜技术，其特征在于，步骤(3)、(4)和(5)中所述的乙醇溶液和PEDOT:PSS溶液的具体涂覆顺序：将适量乙醇滴于硅金字塔表面，以...

【专利技术属性】
技术研发人员：李美成，耿奇，王哲，高中亮，高婷，陈雷，李英峰，张来豫，赵志国，
申请(专利权)人：华能集团技术创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：