一种用于燃料敏化太阳能电池的透明电极制造技术

本发明专利技术涉及一种用于燃料敏化太阳能电池的透明电极，其特征在于在常用导电透明电极表面沉积氧化锌纳米薄膜。本发明专利技术还涉及该电极的制备方法，其特征在于：将导电透明电极基板进行预处理并放入原子层沉积反应室，将反应室真空抽反应室温度加热至100℃～300℃；向沉积室中引入二乙基锌，持续时间为1秒，将氮气或惰性气体通入反应室，持续时间为3秒；向沉积室中引入水蒸汽，持续时间为1秒，沉积得到单层氧化锌，沉积结束后再用高纯氮气清洗沉积室，持续时间为3秒；循环反复沉积以获得一种用于燃料敏化太阳能电池的透明电极。可在基本不降低透明电极光学、电学性能情况下，提高染料敏化太阳能电池的使用性能。

【技术实现步骤摘要】
—种用于燃料敏化太阳能电池的透明电极所属领域本专利技术属于太阳能电池用透明电极及其制造方法，更具体设计改进的染料敏化太阳能电池用透明电极及其制造方法。
技术介绍
导电透明电极广泛应用于各种
，特别是包括太阳能电池、平板显示、有机发光二极管(OLEDs)等
目前用于染料敏化太阳能电池的导电透明电极主要有ITO、FTO、AZO 等，特别是 FT0。染料敏化太阳能电池制备工艺简单，加工成本低，具有很好透光性，可以在各种光照条件下使用，并可在柔性基板上制作，以上特点使得其具有很好的应用前景。染料敏化太 阳能电池，是由染料吸收太阳光，产生光电子，通过TiO2的纳米薄膜的传输被导电透明电极收集。由于电解质的渗透作用，使其与ITO或FTO透明电极接触，导致透明电极的电子被电解质中的13_俘获，发生电荷的复合，降低了光电转换效率。国内外研究者为了减小透明电极与电解质之间的电荷复合，进行了大量的研究。研究表明，由于ZnO具有比1102更负的导带能级，因此在透明电极基底上增加一层ZnO的薄膜能够避免透明电极与电解质的接触，有效降低在电极界面处发生的电荷复合，提升电池的性能。专利“染料敏化太阳能电池ZnO复合电极及其制备方法”(申请号201010128283. X)，在常用透明电极基底上利用旋涂法制备一层20 400nm的ZnO薄膜，有效降低在电极界面处发生的电荷复合。但是，这种方法，制备的薄膜均匀性难以控制，重复性较差，薄膜致密性一般，并且ZnO薄膜厚度太大将严重影响电极的导电性和透光率，因此难以满足透明电极的性能要求和大规模高精度制造的需求。
技术实现思路
本专利技术针对上述情况，提出一种对导电透明电极进行改进的新方法，具体是利用原子层沉积技术(ALD)在导电透明电极表面沉积一层致密纳米ZnO薄膜，形成复合电极。ALD方法的薄膜生长通过一原子层接一原子层的方式形成，因而在薄膜的均匀性、致密性以及厚度控制等方面都具有明显的优势，反应温度也相对较低，适合于大规模高精度制造。同时，由于ALD形成的薄膜，结构非常致密，因此所需厚度可以大大降低，可有效降低ZnO薄膜厚度给透明电极的导电性和透光率带来的影响。根据上述构思，本专利技术提供一种用于燃料敏化太阳能电池的透明电极，其特征在于在常用导电透明电极表面沉积氧化锌纳米薄膜。其特征在于所述氧化锌米薄膜的沉积方法为原子层沉积方法；所述的氧化锌纳米薄膜厚度为5 50nm ；本专利技术一种用于燃料敏化太阳能电池的透明电极的制备方法，其特征在于包括以下步骤A.将导电透明电极基板进行预处理并放入原子层沉积反应室，将反应室真空抽至5hPa 15hPa，将反应室温度加热至100°C 300°C ；B.向沉积室中引入二乙基锌，持续时间为I秒，将氮气或惰性气体通入反应室，以清除未被基底化学吸附的残余气体，持续时间为3秒；C.向沉积室中引入水蒸汽，持续时间为I秒，沉积得到单层氧化锌，沉积结束后再用高纯氮气清洗沉积室，持续时间为3秒；D.根据厚度要求，循环步骤B、C，反复沉积以获得一种用于燃料敏化太阳能电池的透明电极。本专利技术制备工艺简单，沉积的ZnO纳米薄膜，结构致密，沉积厚度均一且可以精确控制，沉积后的电极无需进行热处理，可用于染料敏化太阳能电池，在上述制得的复合导电 透明电极上制备纳米TiO2薄膜，可得染料敏化太阳能电池FT0(IT0或AZ0)/Zn0/Ti02复合电极。具体实施例方式下面将参照上述步骤，通过优选实施例更加充分描述本专利技术的实质性特点，但本专利技术不仅限于实施例。实施例1:在ITO玻璃基板上沉积ZnO纳米薄膜A.将ITO导电透明电极基板进行预处理并放入原子层沉积反应室，将反应室真空抽至5hPa 15hPa，将反应室温度加热至100°C 300°C，优选150°C 250°C ；B.向沉积室中引入二乙基锌Zn(CH2CH3)2后，持续时间为I秒；将氮气或惰性气体通入反应室，以清除未被基底化学吸附的残余气体，持续时间为3秒；向沉积室中引入水蒸汽，持续时间为I秒，沉积得到单层ZnO ;沉积结束后再用高纯氮气清洗沉积室，持续时间为3秒；C.重复上述步骤25次，得到厚度约5nm的ZnO薄膜。D.对上述制得的导电透明电极，用紫外-可见光谱仪对透光率进行测量，用霍尔测试仪上对导电率进行测量，测得透光率为89%，导电率为1. 2*10_4Ω · cm。实施例2 :ΙΤ0玻璃基板上在利用上述实施例1中方法制备50nmZn0薄膜，用紫外-可见光谱仪对透光率进行测量，用霍尔测试仪上对导电率进行测量，测得透光率为84%,导电率为 3*1(Γ3Ω · cm。实施例3 =FTO玻璃基板上在利用上述实施例1中方法制备5nmZn0薄膜，用紫外-可见光谱仪对透光率进行测量，用霍尔测试仪上对导电率进行测量，测得透光率为88%,导电率为1. 4*10_4Ω · cm。实施例4 =FTO玻璃基板上在利用上述实施例1中方法制备15nmZn0薄膜，用紫外-可见光谱仪对透光率进行测量，用霍尔测试仪上对导电率进行测量，测得透光率为85%，导电率为 3. 1*1(Γ4Ω · cm。实施例5 =AZO玻璃基板上在利用上述实施例1中方法制备15nmZn0薄膜，用紫外-可见光谱仪对透光率进行测量，用霍尔测试仪上对导电率进行测量，测得透光率为85%，导电率为 7·5*1(Γ4Ω · cm。上述实例中，所用ΙΤ0、FT0, AZO电极的原始导电率分别为1. 1*10_4 Ω · cm、3*10_4Ω ·οιι、4. 2*1(Γ4Ω · cm ;原始透光率分别为89%、88%、88%。由此可见，沉积ZnO纳米薄膜以后，电极的透光率影响很小，导电率有所上升，可根据实际需要选择合适的ZnO薄膜厚度。·权利要求1.一种用于燃料敏化太阳能电池的透明电极，其特征在于，在常用导电透明电极表面沉积氧化锌纳米薄膜。2.根据权利要求1所述一种用于燃料敏化太阳能电池的透明电极，其特征在于，所述氧化锌米薄膜的沉积方法为原子层沉积方法。3.根据权利要求1所述一种用于燃料敏化太阳能电池的透明电极，其特征在于，所述的氧化锌纳米薄膜厚度为5 50nm。4.根据权利要求1或2或3所述一种用于燃料敏化太阳能电池的透明电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤 A.将导电透明电极基板进行预处理并放入原子层沉积反应室，将反应室真空抽至5hPa 15hPa，将反应室温度加热至100°C 300°C ； B.向沉积室中引入二乙基锌，持续时间为I秒，将氮气或惰性气体通入反应室，以清除未被基底化学吸附的残余气体，持续时间为3秒； C.向沉积室中引入水蒸汽，持续时间为I秒，沉积得到单层氧化锌，沉积结束后再用高纯氮气清洗沉积室，持续时间为3秒； D.根据厚度要求，循环步骤B、C，反复沉积以获得一种用于燃料敏化太阳能电池的透明电极。全文摘要本专利技术涉及一种用于燃料敏化太阳能电池的透明电极，其特征在于在常用导电透明电极表面沉积氧化锌纳米薄膜。本专利技术还涉及该电极的制备方法，其特征在于将导电透明电极基板进行预处理并放入原子层沉积反应室，将反应室真空抽反应室温度加热至100℃～300℃；向沉积室中引入二乙基锌，持续时间为1秒，将氮气或惰性气体通入反应室，持续时间为3秒；向沉积室中引入水蒸汽，持续时间为1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于燃料敏化太阳能电池的透明电极，其特征在于，在常用导电透明电极表面沉积氧化锌纳米薄膜。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：尹桂林，姜来新，宋佳，李文英，何丹农，
申请(专利权)人：上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：