[发明专利]一种适用于大尺寸硅片的纳米球自组装方法

说明书

本发明公开一种适用于大尺寸硅片的纳米球自组装方法，包括以下步骤：（1）在聚苯乙烯纳米球悬浮液中加入碱液，使聚苯乙烯纳米球悬浮液分散性提高，搅拌均匀；（2）通过注射器将步骤（1）的聚苯乙烯纳米球悬浮液吸取待用；（3）调节注射器与水面之间的接触状态，利用微推注射法将聚苯乙烯纳米球悬浮液注射到水‑空气界面；（4）在水面形成聚苯乙烯纳米球悬浮单层膜，通过排出水或提高水下硅片将小球转移到硅片衬底上；（5）将硅片基板放置在低温烘烤使溶剂蒸发，在毛细管力的作用下聚苯乙烯纳米球形成六方紧密排列附着在硅片基板上。本发明通过提出在聚苯乙烯纳米球悬浮液中加入碱，使聚苯乙烯纳米球悬浮液分散性提高，聚苯乙烯纳米球可均匀覆盖大尺寸硅片衬底，实现适用于大尺寸硅片的高质量单层膜的制备。

技术领域

本发明涉及一种大尺寸太阳能电池，具体的说是一种适用于大尺寸硅片的纳米球自组装方法，属于太阳能电池组件加工技术领域。

背景技术

随着纳米结构材料制备工艺的迅速发展,纳米光学技术作为一种重要的光调控手段被广泛运用于太阳能电池的制备中。在太阳能电池领域，基于二维有序微纳阵列的陷光结构对器件效率的提升起到了极大的促进作用。基于此，衍生出了很多制备微纳阵列结构的工艺，例如传统光刻蚀、电子束刻蚀、和纳米压印等技术，但这些技术需要昂贵的设备且无法满足规模化制备。纳米球自组装是一种并行的制备纳米点阵的自组装方法，其核心是单层有序二维纳米球阵列掩膜的制备，运用此方法制备周期陷光结构具有成本低廉，重复性好、形貌可控的优点。另外，硅片尺寸为了顺应市场需求也在不断增大，在大尺寸的硅片衬底上进行纳米球自组装难以保持纳米球掩膜的均匀性和致密性，容易在某一区域堆积，不利于周期陷光结构的形成。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题与不足，本发明提供一种适用于大尺寸硅片的纳米球自组装方法，针对大尺寸硅片作为衬底时的纳米球自组装难以保持纳米球掩膜的均匀性和致密性的问题，采用一种高通量微推注射法制备聚苯乙烯纳米球单层掩膜，通过调控聚苯乙烯纳米球悬浮液的分散性和自组装条件，实现适用于大尺寸硅片的高质量单层膜的制备。

技术方案：本发明提出一种适用于大尺寸硅片的纳米球自组装方法，包括以下步骤：

（1）在聚苯乙烯纳米球悬浮液中加入碱液，所述碱液为氢氧化钠或氢氧化钾，悬浮液中碱液的质量分数为0.01%-0.03%，使聚苯乙烯纳米球悬浮液分散性提高，搅拌均匀；

（2）通过注射器将步骤（1）的聚苯乙烯纳米球悬浮液吸取待用，

（3）调节注射器与水面之间的接触状态，利用微推注射法将聚苯乙烯纳米球悬浮液注射到水-空气界面；

（4）在水面形成聚苯乙烯纳米球悬浮单层膜，通过排出水或提高水下硅片将小球转移到硅片衬底上；

（5）将硅片基板放置在60℃以下低温烘烤使溶剂蒸发，在毛细管力的作用下聚苯乙烯纳米球形成六方紧密排列附着在硅片基板上。

本发明进一步限定技术方案，前述的适用于大尺寸硅片的纳米球自组装方法，所述步骤（3）注射器与水面形成的夹角为50°-65°。

前述的适用于大尺寸硅片的纳米球自组装方法，所述步骤（4）关闭微推注射器系统直到一个多彩的干涉图案出现并且不再移动，即形成紧密的聚苯乙烯纳米球悬浮单层膜。

进一步地，前述的适用于大尺寸硅片的纳米球自组装方法，所述硅片尺寸为200*200mm。

有益效果：与现有技术相比，本发明通过提出在聚苯乙烯纳米球悬浮液中加入碱，使聚苯乙烯纳米球悬浮液分散性提高，聚苯乙烯纳米球可均匀覆盖大尺寸硅片衬底，实现适用于大尺寸硅片的高质量单层膜的制备。

附图说明

图1为现有技术未优化的聚苯乙烯纳米球的排列示意图。

图2为本发明实施例的形成六角密堆单层膜结构示意图。