[發明專利]一種制備太陽能電池對電極的方法

無效

• 申請號: 200710052636.0
• 申請日: 2007-07-04
• 公開（公告）號: CN101097972A
• 公開（公告）日: 2008-01-02
• 發明（設計）人: 趙興中;周聰華;胡浩;陳博磊
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L51/48;H01L21/283;H01G9/04;H01G9/20;H01M14/00;H01M4/04
• 代理公司: 武漢天力專利事務所
• 代理人: 程祥;馮衛平

技術領域

本發明屬于染料和量子點敏化納米晶太陽能電池領域，具體涉及一種制備太陽能電池對電極的方法。

背景技術

在染料或量子點敏化納米晶太陽能電池和量子點敏化納米晶太陽能電池的組成結構中，通常都有一塊對電極(counter?electrode)，這塊對電極是通過在導電玻璃的導電薄膜上沉積上一層金屬鉑薄膜而得到的。然而在電池的使用過程中，這層鉑薄膜很容易脫落，并且采用導電玻璃作為襯底增加了成本。

在電池的測試和使用過程中，需要對電極的表面鉑薄膜與襯底之間具有較大的附著力，能夠重復使用。而為了獲得理想的電池性能，對電極本身的電阻不能過大，否則會降低電池的填充因子。這就要求對電極上面的導電薄膜具有較小的電阻。

發明內容

本發明就是針對上述現有技術存在的不足，提供一種制備太陽能電池對電極的方法。該方法制得的對電極不僅具有良好導電性能，而且對電極的表面薄膜與襯底之間具有較大的附著力。

本發明提供的技術方案是：以載玻片為襯底，采用磁控濺射方法依次在載玻片上沉積金屬鈦薄膜和金屬鉑薄膜。

本發明在滿足上述依次在載玻片上沉積金屬鈦薄膜和金屬鉑薄膜的基礎上，可根據任意選取所沉積的金屬鈦薄膜和金屬鉑薄膜的總厚度，但金屬鈦薄膜和金屬鉑薄膜的總厚度優選在0.4～1.3微米之間。

本發明的金屬鈦薄膜的沉積條件優選為：襯底加熱到300～350度，直流電流300～340mA，沉積時間10～15分鐘；金屬鉑薄膜沉積條件優選為：襯底加熱到300～350度，直流電流100～260mA，沉積時間2～4分鐘以內。

本發明采用普通的載玻片作為襯底，采用磁控濺射方法依次在載玻片上沉積金屬鈦薄膜和金屬鉑薄膜，利用金屬鈦的良好的粘結性能和金屬膜自身的良好導電性能，在維持了高導電率的條件下面提高了對電極的黏附性能。此外，與現有技術中單純采用金屬鉑薄膜相比，在相同薄膜總厚度條件下，本發明采用相對廉價的金屬鈦薄膜替代了部分金屬鉑薄膜，因此，在很大程度上降低了金屬鉑的使用，降低了成本。本發明工藝重復性高，所得的對電極薄膜致密，電導率高，黏附性強而且相對于現有技術中的對電極工藝降低了成本。另外，本發明金屬鉑薄膜覆蓋在金屬鈦薄膜上面，形成合金結構，阻止了金屬鈦被空氣中的氧或者電解質中的氧化物所氧化，有利于維持對電極的性能穩定。

附圖說明

圖1為導電玻璃上面直接沉積的Pt所得的對電極使用三個月以后的效果片；

圖2為本發明制得的對電極使用三個月以后的效果片。

具體實施方式：

以下結合具體的實施例對本發明的技術方案作進一步的說明。

實施例一采用磁控濺射法制備太陽能電池對電極

1，將載玻片固定在磁控濺射儀的托盤上；

2，加熱襯底至350度，調節直流300mA，沉積金屬鈦薄膜10分鐘；

3，加熱襯底至350度，調節直流100mA，沉積金屬鉑薄膜4分鐘；

4，采用臺階儀測量所得的兩層薄膜的厚度為0.48微米；采用四探針法測量對電極薄膜的方塊電阻為0.675Ω·cm²。作為對比，同樣的方法測得FT0導電膜的方塊電阻為18.9Ω·cm²。前者的大小是后者的1/28。

5，組裝成液態染料敏化納米晶二氧化鈦太陽能電池，在模擬太陽光(1個太陽，太陽模擬器型號為Oriel?91192)下測得其填充因子平均達到0.68。

實施例二采用磁控濺射法制備太陽能電池對電極

1，將載玻片固定在磁控濺射儀的托盤上；

2，加熱襯底至300度，調節直流340mA，沉積金屬鈦薄膜15分鐘；

3，加熱襯底至300度，調節直流260mA，沉積金屬鉑薄膜3分鐘；

4，采用臺階儀測量所得的兩層薄膜的厚度為1.31微米；采用四探針法測量對電極薄膜的方塊電阻為0.243Ω·cm²。作為對比，同樣的方法測得FTO導電膜的方塊電阻為18.9Ω·cm²。前者的大小是后者的1/77。

5，組裝成液態染料敏化納米晶二氧化鈦太陽能電池，在模擬太陽光(1個太陽，太陽模擬器型號為Oriel?91192)下測得其填充因子平均達到0.68。