[发明专利]一种低缺陷密度非晶氧化钼空穴传输层的制备方法

说明书

本发明为一种低缺陷密度非晶氧化钼空穴传输层的制备方法。该方法包括以下步骤：(1)将氧化钼陶瓷靶置于射频磁控溅射设备中；(2)再将太阳能电池衬底放入磁控溅射室，抽真空；(3)向磁控溅射室内通入混合气体，使磁控溅射室的工作压强为0‑2Pa；所述混合气体氧气和氩气；(4)给衬底加热，将衬底温度稳定到50‑250℃，沉积时间为20‑60min，得到非晶氧化钼空穴传输层。本发明步骤简单，生长速率可控，并且重复性好；通过调整氧气及氩气的流量比就可实现低缺陷密度非晶氧化钼空穴传输层的制备，从而使其更好的应用在器件上。

技术领域

本发明属于材料制备领域的技术领域，具体涉及一种低缺陷密度非晶氧化钼空穴传输层的制备方法。

背景技术

氧化钼是一种无毒、高功函数、高电导率的N型半导体材料，常被作为空穴传输层应用在太阳能电池中，能够有效地减低背电子与空穴在界面层上电子给体和受体之间的本征电子损耗，减少背电子与空穴的接触式复合阻挡电子从电子受体富勒烯传输，同时提高空穴传输率。研究表明，低缺陷密度非晶氧化钼空穴传输层有助于改善器件的性能。目前制备氧化钼空穴传输层通常会采用真空热蒸镀法和溶液制备法。Hou等采用溶液法制备了具有少量氧空位的MoOx薄膜作为界面修饰层，该方法制备的MoOx器件空穴提取效果得到了改善，但溶液法制备的薄膜的致密性较差，光学性能也不高，还易出现龟裂剥落等现象，工艺参数也较难掌握，很难达到制备高性能器件的要求。但得到的膜不均匀且需要退火。CorsinBattaglia等人采用真空热蒸发法制备出了具有一定缺陷态密度的非晶MoOx薄膜，采用该方法制备的MoOx薄膜作为空穴传输层应用在太阳能电池上达到了接近20％的转换效率；但真空热蒸发法速率及膜的成分很难控制，不便于工业化生产，实现连续化。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术难以控制氧化钼空穴传输层缺陷密度从而实现与器件良好匹配的难题，提供一种低缺陷密度非晶氧化钼空穴传输层的制备方法。该方法采用磁控溅射法，使用氧化钼陶瓷靶来溅射氧化物，并通过调配混合气体中氧气的含量，实现对缺陷态高低的调节。本发明步骤简单，生长速率可控，并且重复性好，可实现低缺陷密度非晶氧化钼空穴传输层的制备。

本发明的技术方案为：

一种低缺陷密度非晶氧化钼空穴传输层的制备方法，包括以下步骤：

(1)将氧化钼陶瓷靶置于射频磁控溅射设备中；

(2)再将衬底放入磁控溅射室，抽真空；真空抽至为2×10-4Pa-3×10-4Pa；所述的衬底为太阳能电池衬底；

(3)向磁控溅射室内通入混合气体，使磁控溅射室的工作压强为1-2Pa；

所述混合气体氧气和氩气；混合气体中氩气与氧气的比例100:0.1-100:1；

(4)给衬底加热，将衬底温度稳定到50-250℃，维持溅射功率为50-150W，沉积时间为20-60min，然后停止给衬底加热，当衬底温度降至50-100℃取出，得到低缺陷密度非晶氧化钼空穴传输层。

所述步骤(1)中，氧化钼陶瓷靶为纯度99.99％的三氧化钼陶瓷靶。

所述步骤(2)中，所述的太阳能电池衬底具体为N型硅片。

所述步骤(4)中，在衬底沉积氧化钼空穴传输层之前，预先溅射3-5min。

所述步骤(4)中，溅射时衬底与靶材的距离为8-12cm。

本发明的有益效果为：

(1)本发明采用磁控溅射的方法，一方面，步骤简单，生长速率可控，并且重复性好；另一方面低温工艺，通过调整氧气及氩气的流量比就可实现低缺陷密度非晶氧化钼空穴传输层的制备，从而使其更好的应用在器件上；