[發明專利]中孔納米顆粒層的構圖方法

有效

• 申請號: 200880109109.1
• 申請日: 2008-09-09
• 公開（公告）號: CN101809194A
• 公開（公告）日: 2010-08-18
• 發明（設計）人: J·貝克
• 申請（專利權）人: 伊斯曼柯達公司
• 主分類號: C23C16/455
• 分類號: C23C16/455;H01G9/20
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 趙蘇林;韋欣華

發明領域

本發明涉及將基板構圖(patterning)的方法，尤其是在基板上將中 孔納米顆粒層構圖的方法，該方法可用來制造光伏模塊。

發明背景

Gratzel描述的常規染料敏化太陽能電池由在玻璃或塑料上的透明 導電基板例如ITO構成，在該基板的上面是涂有染料的二氧化鈦納米顆 粒的燒結層(陽極)。通常含有碘化物/三碘化物作為電子(或空穴)轉 移劑的空穴攜帶電解質置于這種層的孔隙內和該層之上。通過將催化導 電性電極(通常用作為催化劑的鉑制成)(陰極)放在該電解質的上面 完成太陽能電池夾層結構。當光照在該電池上時，染料被激發并且電子 注入二氧化鈦結構中。這種激發、此刻帶正電的染料將電解質中的氧化 還原對的還原形式氧化至其氧化形成，例如碘化物變成三碘化物。它此 刻可以朝鉑電極擴散。當將電池與負荷連接時，電子從陽極穿過該負荷 至陰極，并且在該陰極處，氧化還原對的氧化形式被還原，例如三碘化 物至碘化物，而完成反應。

將中孔納米顆粒層構圖的常規方法尤其包括擠出涂覆、絲網印刷和 凹板印刷。

US?7186911公開了一種染料敏化的納米顆粒材料，它可以通過使用 適合的技術例如擠出涂覆、噴涂、絲網印刷和凹板印刷將金屬氧化物納 米顆粒的溶液施加到基板上來沉積。

US?6991958公開了將電荷-載流子傳輸溝道層模板化的方法。通過初 始將可移除的模板沉積在可以包括單或多層納米顆粒例如聚苯乙烯納 米球體的導電性基板上形成這些層。然后使用技術例如旋涂、澆鑄、蒸 發或本領域中已知用于在基板上沉積材料的任何其它技術將第一電荷- 載流子傳輸材料例如TiO₂的層沉積在該模板上。然后除去該模板。

US?6713389公開了使用液滴沉積技術和連續噴墨印刷頭(和靜電噴 霧頭)噴射一系列常規流體的液滴的方法，以致當在特定表面上合適地 干燥/凝固時形成太陽能電池(PV)器件的元件。用于這種方法的材料 可以包括金屬有機物例如TiO₂。

GB?2427963公開了染料敏化的太陽能電池，包括第一圖案化透明導 電電極，該電極具有第二電極層和金屬氧化物染料敏化層的交替段。在 該申請中，使用技術例如接觸印刷、平版印刷等將該圖案化透明電極層 (例如ITO)構圖。第二電極層(例如Pt)和金屬氧化物層(例如TiO₂) 都使用掩模構圖。

待由本發明解決的問題

本發明目標是提供將中孔納米顆粒層構圖的改進的低成本方法，該 中孔納米顆粒層優選與輥對輥方法相容。

發明概述

可以通過將沉積在導電電極上的TiO₂的薄層構圖，以致這種層僅在 將是最終模塊的活性區域的區域中，而產生自圖案化中孔納米顆粒層。 然后將中孔納米顆粒狀沉積于整個基板區域上，接著進一步沉積另一個 薄TiO₂層。當在該中孔層下面的導電性電極上不存在TiO₂層時，該中孔 層上面的所有層從基板脫落，而留下可用來產生PV模塊的圖案化中孔納 米顆粒層。

根據本發明，提供了在導電性基板上將中孔納米顆粒層構圖的方 法，包括以下步驟：在該導電性基板上沉積圖案，通過原子層沉積在 該基板上沉積二氧化鈦層，用溶劑除去該底層圖案以留下二氧化鈦的離 散區域，在整個基板上沉積中孔納米顆粒層，和通過原子層沉積在該中 孔納米顆粒層上面沉積二氧化鈦的第二層，藉此在其中以溶劑除去第一 二氧化鈦層的區域上，中孔納米顆粒層和第二二氧化鈦層的區域脫落， 留下圖案化中孔納米顆粒層。

本發明的有利效果

本發明提供將中孔層的活性區域自構圖的低成本方法，該中孔層可 用來產生與輥對輥方法相容的PV模塊。

附圖簡述

現將參照附圖描述本發明，附圖中：

圖1是描述可以用于本發明的原子層沉積(ALD)方法的步驟的流 程圖；

圖2是可以用于本發明方法的原子層沉積的分配岐管的實施方案的 橫截面側視圖；

圖3是將氣態材料分布至經歷薄膜沉積的基板上的實施方案的橫截 面側視圖；

圖4A和4B是示意性地顯示伴隨的沉積操作的將氣態材料分布的實 施方案的剖面圖；

圖5示出了使用Staedler標記筆將基板構圖；