專利名稱：一種太陽能電池隔離層及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種太陽能電池隔離層及其制備方法。
背景技術(shù)：
柔性薄膜太陽能電池具有成本低、重量輕、可彎曲等優(yōu)點，是太陽能電池發(fā)展的重 要方向。柔性薄膜太陽能電池是采用薄膜制備技術(shù)在柔性襯底(如不銹鋼箔、鋁箔、鎳箔、 有機聚合物膜等)上沉積電池各功能層的方法制備。目前應(yīng)用較多的是不銹鋼箔襯底，為 防止不銹鋼襯底元素擴散進入太陽能電池吸收層，降低太陽能電池轉(zhuǎn)換效率，必須在襯底 和電池底電極之間制備一層隔離層，以阻止襯底元素擴散進電池吸收層，降低轉(zhuǎn)換效率。一 般要求隔離層具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、高的沉積速率、與襯底和底電極熱膨脹系數(shù)匹配較 好。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種太陽能電池隔離層及其制備方法。
—種太陽能電池隔離層，其特征在于，該隔離層為ErA層。 —種太陽能電池隔離層的制備方法，其特征在于，采用反應(yīng)濺射法制備Er203隔離 層。 所述反應(yīng)濺射法制備Er203隔離層包括以下步驟 (1)以304不銹鋼箔為基底，將基底放置在加熱器上，安裝靶材，調(diào)節(jié)靶基距為 30 50mm j (2)抽真空至真空度不大于3.0X10—卞a，打開加熱器電源，將基底加熱至600 700°C ; (3)通入氬氣和水蒸氣，將氣壓調(diào)至0. 1 0. 8Pa，其中水分壓為0. 01 0. 04Pa，
開濺射，將濺射功率增加至80 IOOW，輝光穩(wěn)定后，移開擋板，開始沉積； (4)沉積20 40分鐘后，關(guān)擋板，關(guān)濺射，斷開氬氣和水蒸氣，切斷加熱電源，關(guān)真
空系統(tǒng)，得E^03隔離層。所述純金屬Er靶純度為99. 9 % 。 所述水蒸氣由真空蓄水罐提供，真空蓄水罐保持恒溫，以保持水蒸氣蒸發(fā)量的恒 定。 本發(fā)明的有益效果為￡1~203具有優(yōu)良的抗腐蝕性能、沉積速率較高，與襯底和底 電極熱膨脹系數(shù)匹配較好，在電池各功能層制備工藝窗口內(nèi)無相變，是柔性薄膜太陽能電 池較為適合的隔離層，所以本發(fā)明隔離層材料選用Ei^3層。 本發(fā)明在不銹鋼箔基底上以水蒸氣作為反應(yīng)氣體，采用反應(yīng)濺射法制備Er203隔 離層。反應(yīng)濺射提高了濺射效率，水蒸氣作為反應(yīng)氣體，同時防止了靶材表面和不銹鋼箔的 氧化，提高了沉積速率的可控性，可滿足工業(yè)化制備要求，制備的Er203隔離層結(jié)晶較好。


圖1是本發(fā)明所使用設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明實施例1所制備的Er203隔離層x射線e -2 e掃描圖； 圖3是本發(fā)明實施例1所制備的Er203隔離層SEM形貌圖； 圖4是本發(fā)明實施例2所制備的Er203隔離層x射線e -2 e掃描圖； 圖5是本發(fā)明實施例2所制備的Er203隔離層SEM形貌圖； 圖6是本發(fā)明實施例3所制備的Er203隔離層x射線e -2 e掃描圖； 圖7是本發(fā)明實施例3所制備的Er203隔離層SEM形貌圖； 圖8是本發(fā)明實施例3所制備的Er203隔離層斷面形貌圖； 圖中標(biāo)號l-Ar氣質(zhì)量流量計；2-截止閥；3_濺射靶；4_擋板；5_加熱器；6-分子 泵；7-機械泵；8-真空計；9-閘板閥；10-蓄水罐；11-控制閥；12-混氣室。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明 以下實施例均在如圖1所示的裝置中進行。本發(fā)明所使用設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖如圖1 所示，該設(shè)備主要由Ar氣質(zhì)量流量計l，截止閥2、濺射靶3、擋板4、加熱器5、分子泵6、機 械泵7、真空計8、閘板閥9、蓄水罐10、控制閥11及混氣室12組成，采用分子泵6和機械泵 7對系統(tǒng)抽真空，以下實施例中均采用此設(shè)備。反應(yīng)濺射所用水蒸氣由蓄水罐提供，蓄水罐 溫度保持25°C，以保持水蒸氣蒸發(fā)量的恒定。
實施例1 采用反應(yīng)濺射法制備￡1~203隔離層，以①75X5mm的純金屬Er靶(純度為99.9%) 為靶材，包括以下步驟 (1)將304不銹鋼箔先放入酒精中進行超聲波清洗2分鐘，除去表面的水分；然后 放入丙酮中進行超聲波清洗3分鐘，除去表面的油污；最后用電吹風(fēng)吹干；將石英基底放置 在加熱器上，安裝靶材，調(diào)節(jié)靶基距為40mm ; (2)抽真空至真空度不大于3. 0X10—卞a，打開加熱器電源，將基底加熱至600°C ;(3)通入氬氣，調(diào)節(jié)水蒸氣控制閥，水蒸氣由蓄水罐提供，蓄水罐溫度保持t:，以保
持水蒸氣蒸發(fā)量的恒定，真空計顯示水蒸氣為1. 5X10—2Pa，調(diào)節(jié)閘板閥至氣壓為0. 5Pa，開 濺射，將濺射功率增加至IOOW，輝光穩(wěn)定后，移開擋板，開始沉積； (4)沉積20分鐘后，關(guān)擋板，關(guān)濺射，斷開氬氣和水蒸氣，切斷加熱電源，關(guān)真空系 統(tǒng)，得ErA隔離層。 Er203隔離層x射線e -2 e掃描見圖2，半高寬約0. 920° ，表明Er203隔離層結(jié)晶 較好』1~203隔離層為立方相，且呈(222)取向擇優(yōu)生長。Er203隔離層SEM形貌圖見圖3，表 明Er203隔離層表面平整、致密、無裂紋。
實施例2 采用反應(yīng)濺射法制備￡1~203隔離層，以①75X5mm的純金屬Er靶(純度為99.9%) 為靶材，包括以下步驟 (1)將304不銹鋼箔先放入酒精中進行超聲波清洗2分鐘，除去表面的水分；然后放入丙酮中進行超聲波清洗3分鐘，除去表面的油污；最后用電吹風(fēng)吹干；將石英基底放置 在加熱器上，安裝靶材，調(diào)節(jié)靶基距為40mm ; (2)抽真空至真空度不大于3. 0X10—卞a，打開加熱器電源，將基底加熱至650°C ; (3)通入氬氣，調(diào)節(jié)水蒸氣控制閥，水蒸氣由蓄水罐提供，蓄水罐溫度保持25t:，
以保持水蒸氣蒸發(fā)量的恒定，真空計顯示水蒸氣為1.5X10—2Pa，調(diào)節(jié)閘板閥至氣壓為
0. 5Pa，開濺射，將濺射功率增加至100W，輝光穩(wěn)定后，移開擋板，開始沉積； (4)沉積20分鐘后，關(guān)擋板，關(guān)濺射，斷開氬氣和水蒸氣，切斷加熱電源，關(guān)真空系
統(tǒng)，得ErA隔離層。 Er203隔離層x射線e -2 e掃描見圖4，半高寬約0. 812° ，表明Er203隔離層結(jié)晶 較好』1~203隔離層為三方相，且呈(101)取向擇優(yōu)生長。Er203隔離層SEM形貌圖見圖5，表 明Er203隔離層表面平整、致密、無裂紋，且呈雙晶向生長。
實施例3 采用反應(yīng)濺射法制備￡1~203隔離層，以①75X5mm的純金屬Er靶(純度為99.9%) 為靶材，包括以下步驟 (1)將304不銹鋼箔先放入酒精中進行超聲波清洗2分鐘，除去表面的水分；然后 放入丙酮中進行超聲波清洗3分鐘，除去表面的油污；最后用電吹風(fēng)吹干；將石英基底放置 在加熱器上，安裝靶材，調(diào)節(jié)靶基距為40mm ; (2)抽真空至真空度不大于3. 0X10—卞a，打開加熱器電源，將基底加熱至650°C ; (3)通入氬氣，調(diào)節(jié)水蒸氣控制閥，水蒸氣由蓄水罐提供，蓄水罐溫度保持25°C，
以保持水蒸氣蒸發(fā)量的恒定，真空計顯示水蒸氣為3.0X10—2Pa，調(diào)節(jié)閘板閥至氣壓為
0. 5Pa，開濺射，將濺射功率增加至IOOW，輝光穩(wěn)定后，移開擋板，開始沉積； (4)沉積20分鐘后，關(guān)擋板，關(guān)濺射，斷開氬氣和水蒸氣，切斷加熱電源，關(guān)真空系
統(tǒng)，得ErA隔離層。 Er203隔離層x射線e -2 e掃描見圖2，半高寬約0. 612° ，表明Er203隔離層結(jié)晶 較好』1~203隔離層為立方相，且呈(222)取向擇優(yōu)生長。Er203隔離層SEM形貌圖見圖5，表 明Er203隔離層表面平整、致密、無裂紋。Er203隔離層斷面形貌見圖8，表明涂層與襯底結(jié)合 良好，且呈柱狀生長，涂層生長速率為40nm/min。
權(quán)利要求
一種太陽能電池隔離層，其特征在于，該隔離層為Er2O3層。
2. —種太陽能電池隔離層的制備方法，其特征在于，采用反應(yīng)濺射法制備￡1~203隔離層。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種太陽能電池隔離層的制備方法，其特征在于，所述反應(yīng) 濺射法制備Er203隔離層包括以下步驟(1) 以304不銹鋼箔為基底，耙材選用純金屬Er靶，將基底放置在加熱器上，安裝靶材， 調(diào)節(jié)靶基距為30 50mm ;(2) 抽真空至真空度不大于3. 0 X 10—3Pa，打開加熱器電源，將基底加熱至600 700°C;(3) 通入氬氣和水蒸氣，將氣壓調(diào)至0. 1 0. 8Pa，其中水分壓為0. 01 0. 04Pa，開濺 射，將濺射功率增加至80 IOOW，輝光穩(wěn)定后，移開擋板，開始沉積；(4) 沉積20 40分鐘后，關(guān)擋板，關(guān)濺射，斷開氬氣和水蒸氣，切斷加熱電源，關(guān)真空系 統(tǒng)，得ErA隔離層。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種太陽能電池隔離層的制備方法，其特征在于，所述純金 屬Er靶純度為99. 9%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種太陽能電池隔離層的制備方法，其特征在于，所述水蒸 氣由真空蓄水罐提供，真空蓄水罐保持恒溫，以保持水蒸氣蒸發(fā)量的恒定。
全文摘要
本發(fā)明屬于太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種太陽能電池隔離層及其制備方法。在不銹鋼箔基底上以水蒸氣作為反應(yīng)氣體，采用反應(yīng)濺射法制備Er2O3隔離層安裝靶材，調(diào)節(jié)靶基距；抽真空至真空度不大于3.0×10-3pa，將基底加熱至600～700℃；通入氬氣和水蒸氣，將氣壓調(diào)至0.1～0.8Pa，其中水分壓為0.01～0.04Pa，將濺射功率增加至80～100W，輝光穩(wěn)定后，沉積20～40分鐘，得Er2O3隔離層。反應(yīng)濺射提高了濺射效率，水蒸氣作為反應(yīng)氣體，同時防止了靶材表面和不銹鋼箔的氧化，提高了沉積速率的可控性，可滿足工業(yè)化制備要求，制備的Er2O3隔離層結(jié)晶較好。
文檔編號H01L31/18GK101752431SQ20091024303
公開日2010年6月23日 申請日期2009年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月22日
發(fā)明者屈飛, 李弢, 王磊, 蔣文文 申請人:北京有色金屬研究總院