同时具有减反与下转换转光的Y2O3:Bi,Yb薄膜制备方法

摘要

本发明属于固体发光材料领域，具体涉及同时具有减反与下转换转光的Y₂O₃:Bi,Yb薄膜制备方法。本发明是旨在减少晶体硅太阳能电池的光电损失，其特征在于将下转换转光机制与晶体硅材料表面减反陷光结构制备两种方式结合，在具有减反陷光结构的硅衬底上制备出Y₂O₃:Bi,Yb下转换转光薄膜，最终达到同时实现减反与下转换转光的目的。本发明的Y₂O₃:Bi,Yb薄膜在300-1100nm范围内具有较低的平均反射率，最低可至2.94％，同时，具有强的近红外光发射，其发射主峰位于800-1100nm能与硅的禁带宽度完美相匹配，可有效提高晶体硅太阳能电池对太阳光的利用，制备工艺十分简单，成本低廉，为实现大规模的工业生产提供了可能。

主权项

同时具有减反与下转换转光的Y₂O₃:Bi,Yb薄膜制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)一次腐蚀：碱腐蚀硅片NaOH/IPA/H₂O的混合溶液中腐蚀40min，其中NaOH的质量分数为2.5wt％，按NaOH：IPA质量比1:7的比例加入异丙醇IPA，腐蚀过程中水浴恒温控制温度T＝80℃；反应结束后硅片先用去离子水冲洗，再用无水乙醇冲洗后吹干；(2)直流溅射Ni将碱腐蚀好的硅片至于溅射腔室中，通入Ar气，衬底温度为室温，工作气压6‑9Pa，接着开始溅射Ni层，溅射时间为5‑11min；(3)二次腐蚀：Ni辅助腐蚀硅片配制H₂O₂/HF/H₂O混合腐蚀液，体积比范围为1:2:8～1:2:10，将表面溅射了Ni的硅片放在配制好的腐蚀液中腐蚀3‑5min，实验温度为室温；反应结束后用去离子水冲洗并吹干，得到所需硅衬底；(4)靶材制备：按照化学计量比Y₂O₃:Bi³⁺0.5％mol,Yb³⁺5％mol或Y₂O₃:Bi³⁺1％mol,Yb³⁺2％mol分别称取Y₂O₃、Yb₂O₃和Bi₂O₃粉体,球磨混合，烘干后压片，得到Y₂O₃:Bi,Yb陶瓷靶材；(5)薄膜沉积：将以上述制备好的硅衬底以及陶瓷靶材放入生长腔，抽真空至8×10^‑4Pa，利用脉冲激光沉积的方法预溅射10min，沉积薄膜2.5h之后退火1h。