具有纳米尺寸效应的ZnO透明导电薄膜的制备方法及其应用

具有纳米尺寸效应的zno透明导电薄膜的制备方法及其应用
技术领域
1.本发明属于透明导电氧化物薄膜技术领域，具体涉及一种具有纳米尺寸效应的zno透明导电薄膜的制备方法及其应用。


背景技术：

2.透明导电薄膜以优异的光电性能，作为电极材料被广泛的用于平板显示和太阳电池等电子器件。近年来，氧化锌(zno)薄膜以光学带隙宽、可见光透过率高、成本低、抗辐射能力强、掺杂后导电能力强等特点受到了广泛的关注，被视为目前广泛使用的sn掺杂in2o3(ito)透明导电薄膜的候选材料。
3.目前，采用磁控溅射、脉冲激光沉积等真空的物理气相沉积技术制备的zno透明导电薄膜的电阻率可以达到～10-4
ωcm，可见光区的透过率达到85％以上；采用超声喷雾、溶胶-凝胶旋涂法等在非真空条件的化学方法制备的zno透明导电薄膜的电阻率可以达到～10-3
ωcm，可见光区的透过率也可以达到85％以上。上述不同工艺制备的zno透明导电薄膜已经可以满足各种不同的太阳电池对透明导电薄膜光电性能的要求。
4.由于纳米材料是由相当于分子尺寸甚至是原子尺寸的微小单元组成，所以纳米材料具有了一些区别于相同化学元素形成的其他物质材料特殊的物理或者化学特性，如：电学特性、光学特性、力学特性、热学特性等，这些特性在当前飞速发展的各个科技领域内得到了应用。
5.基于zno透明导电薄膜优异的光电性能和纳米材料与块状或者薄膜材料相比所显示出的独特的物理特性，鉴于zno薄膜无毒、廉价、储量丰富等优点，如何在保持zno透明导电薄膜优良的光电特性基础上拓展其功能，对于扩大zno透明导电薄膜的应用领域具有重要研究意义。


技术实现要素：

6.本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，借助掺入的纳米尺寸的材料的独特的物理和化学特性，提供一种具有纳米尺寸效应的zno透明导电薄膜的制备方法及其应用，该方法制备的zno透明导电薄膜借助引入的纳米尺寸的材料显著的提升了传统zno透明导电薄膜的光电性能，既具有传统zno透明导电薄膜优异的光电性能，又将纳米领域的特殊性能引入其中，不仅拓展了zno透明导电薄膜的应用领域，还为后续zno透明导电薄膜深入改性提供了技术路径。
7.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种具有纳米尺寸效应的zno透明导电薄膜的制备方法，该方法为：
8.s1、将乙酸锌粉末、硝酸镓粉末、氟化铵粉末和纳米颗粒加入至乙二醇甲醚中，搅拌均匀后，加入乙醇胺，得到混合液；所述纳米颗粒包括纳米zno颗粒、金纳米颗粒或者单层氧化石墨烯颗粒；
9.s2、将s2中得到的混合液在温度为60℃的水浴中磁力搅拌2h后，在室温下静置
48h，得到前驱体溶胶；
10.s3、将玻璃衬底基片先后分别用去离子和电子清洗液混合溶液、去离子水、无水乙醇分别超声清洗5min后，再用氮气吹干，得到洁净的玻璃衬底基片；
11.s4、将s2中得到前驱体溶胶旋涂在s3中得到的洁净的玻璃衬底基片上，旋涂的方法为：在匀胶机上以转速为500r/min旋转5s，然后以转速为2000r/min旋转5s，得到旋涂后的玻璃衬底基片；
12.s5、将s4中得到的旋涂后的玻璃衬底基片先在温度为100℃的条件下热处理5min，然后在温度为490℃的条件下热处理5min，得到热处理后的玻璃衬底基片，再将s2中得到前驱体溶胶旋涂在热处理后的玻璃衬底基片，重复本步骤的热处理和旋涂步骤，共循环操作进行8～12次，得到处理后的玻璃衬底基片；
13.s6、在氩气或者氮气气氛下，将s5中得到的处理后的玻璃衬底基片在750℃的条件下热退火处理60s，得到具有纳米尺寸效应的zno透明导电薄膜。
14.本发明中通过把纳米zno颗粒、金纳米颗粒或者单层氧化石墨烯颗粒这些纳米尺寸量级的纳米材料以纳米的颗粒状镶嵌于通过旋涂工艺制备的zno薄膜中，在该薄膜中，加入的醋酸锌、氟化铵粉末和硝酸镓粉末在制备的过程中通过反应得到f、ga共掺杂zno的透明导电薄膜，而掺入的zno纳米颗粒、金纳米颗粒或者纳米氧化石墨烯颗粒在制备的过程中依旧以纳米尺寸的形式存在于薄膜中，通过加入的这些纳米尺寸的材料去调节传统工艺制备的zno透明导电薄膜，使其既具有传统透明导电薄膜透明和导电的特性，又具有一些纳米材料的新的特性，进一步提升光电性能，本发明制备的zno透明导电薄膜的光学透过能力、导电能力和光学带隙相较于未引入纳米颗粒的对比材料有了明显的提升。用于薄膜太阳电池，对于进一步提升电池的转换效率具有重要的意义，不仅拓展了zno透明导电薄膜的应用领域，还为后续zno透明导电薄膜深入改性提供了技术路径。
15.优选地，s1中当所述纳米颗粒包括粒径为20nm～50nm的纳米zno颗粒、粒径为10nm的金纳米颗粒或者粒径为5000nm～8000nm厚度1nm的单层氧化石墨烯颗粒。
16.优选地，s1中所述乙酸锌粉末、硝酸镓粉末、氟化铵粉末、纳米颗粒、乙二醇甲醚和乙醇胺的用量比为3.2102g：0.0384g：0.0083g：(0.003～0.0642)g：20ml：3.23ml。
17.优选地，s3中所述玻璃衬底基片包括玻璃、蓝宝石或者石英。
18.优选地，s6中所述具有纳米尺寸效应的zno透明导电薄膜的厚度为210nm～440nm。
19.本发明还提供了上述制备方法制备的具有纳米尺寸效应的zno透明导电薄膜的应用，所述具有纳米尺寸效应的zno透明导电薄膜通过借助引入的纳米材料进一步提升了光电性能，将作为电极材料用于薄膜太阳电池，对于进一步提升电池的转换效率具有重要的意义。
20.以本发明制备的具有纳米尺寸效应的zno透明导电薄膜作为电极材料，一方面能够起到传统zno透明导电薄膜导电和光学透过的特性；另一方面，该薄膜的内部纳米颗粒通过与入射的太阳光或者是与外部电场相互作用，可以产生出纳米粒子独有的小尺寸效应、表面与界面效应以及量子尺寸效应等光学和电学的独特特性。
21.本发明与现有技术相比具有以下优点：
22.zno透明导电薄膜因其优异的光电性能作为电极材料被广泛的用于太阳电池、平板显示等电子设备。在材料的选择时通常只关注zno透明导电薄膜的导电能力和可见-近红
外光区的透过率。纳米材料由于它的尺寸已经接近电子的相干长度，它的性质因为强相干所带来的自组织使得性质发生很大变化。并且，其尺度已接近光的波长，加上其具有大表面的特殊效应，因此其表现出独特的光学、导热、导电等特性。
23.本发明利用了zno透明导电薄膜优异的光电性能，同时借助纳米材料独特的物理性能，将f、ga共掺杂zno(fgzo)薄膜的前驱体和纳米颗粒材料溶于乙醇胺和乙二醇甲醚中，通过利用易于调控掺杂比例且成本低廉的溶胶-凝胶旋涂法，制备出即具有传统zno透明导电薄膜所具有的优异的光电性能，又具备纳米材料所具有的纳米尺寸效应的zno透明导电薄膜。通过引入的纳米材料显著的提升了制备的zno薄膜的光学透过率、展宽了薄膜的光学带隙、提升了薄膜的导电能力，为扩展zno透明导电薄膜的技术性能和应用领域奠定基础。
24.下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
附图说明
25.图1是本发明实施例1制备的具有纳米尺寸效应的zno透明导电薄膜的sem形貌图。
26.图2为本发明实施例2制备的具有纳米尺寸效应的zno透明导电薄膜的sem断面图。
27.图3为本发明实施例3制备的具有纳米尺寸效应的zno透明导电薄膜和未掺杂纳米尺寸效应的f、ga共掺杂zno薄膜的光学透过比较图。
28.图4为本发明实施例4制备的具有纳米尺寸效应的zno透明导电薄膜的sem形貌图。
29.图5为本发明实施例5制备的具有纳米尺寸效应的zno透明导电薄膜和未掺杂纳米尺寸效应的f、ga共掺杂zno薄膜的的光学透过比较图。
具体实施方式
30.实施例1
31.本实施例的具有纳米尺寸效应的zno透明导电薄膜的制备方法，该方法为：
32.s1、将3.2102g乙酸锌粉末、0.0384g硝酸镓粉末、0.0083g氟化铵粉末和0.0321g粒径为20nm～50nm的纳米颗粒(纳米zno颗粒)加入至20ml的乙二醇甲醚中，搅拌均匀后，加入3.23ml的乙醇胺，得到混合液；
33.s2、将s2中得到的混合液在温度为60℃的水浴中磁力搅拌2h后，在室温下静置48h，得到前驱体溶胶；
34.s3、将玻璃衬底基片先后分别用去离子和电子清洗液混合溶液、去离子水、无水乙醇分别超声清洗5min后，再用氮气吹干，得到洁净的玻璃衬底基片；
35.所述电子清洗液为半导体工业专业清洗剂，购于济南市矽华科技有限公司；
36.s4、将s2中得到前驱体溶胶旋涂在s3中得到的洁净的玻璃衬底基片上，旋涂的方法为：在匀胶机上以转速为500r/min旋转5s，然后以转速为2000r/min旋转5s，得到旋涂后的玻璃衬底基片；
37.s5、将s4中得到的旋涂后的玻璃衬底基片(玻璃)先在温度为100℃的条件下热处理5min，然后在温度为490℃的条件下热处理5min，得到热处理后的玻璃衬底基片，再将s2中得到前驱体溶胶旋涂在热处理后的玻璃衬底基片，重复本步骤的热处理和旋涂步骤，共循环操作进行10次，得到处理后的玻璃衬底基片；
38.s6、在氮气气氛下，将s5中得到的处理后的玻璃衬底基片在750℃的条件下热退火
处理60s，得到厚度为295.4nm的具有纳米尺寸效应的zno透明导电薄膜。
39.图1是本实施例制备的具有纳米尺寸效应的zno透明导电薄膜的sem形貌图，由图可知，制备的薄膜以“颗粒状”的形式存在，获得的“颗粒”相互密集堆积形成致密的薄膜。
40.测试结果显示：氮气退火下该zno透明导电薄膜的迁移率为18.88cm2/vs，载流子浓度1.45
×
10
20
cm-3
，电阻率为2.28
×
10-3
ω
·
cm，在380-1800nm平均透过率均高于90％。相较于相同条件未掺杂纳米zno的f、ga共掺杂zno薄膜(迁移率为18.21cm2/vs，载流子浓度1.48
×
10
20
cm-3
，电阻率2.32
×
10-3
ω
·
cm，380-1800nm平均透过率86.4％)无论是导电能力还是光学透过率均明显的改善。
41.本实施例制备的具有纳米尺寸效应的zno透明导电薄膜通过借助引入的纳米材料进一步对光电性能的提升，将作为电极材料用于薄膜太阳电池，对于进一步提升电池的转换效率具有重要的意义。
42.以该薄膜作为电极材料，一方面能够起到传统zno透明导电薄膜导电和光学透过的特性；另一方面，该薄膜的内部纳米颗粒通过与入射的太阳光或者是与外部电场相互作用，可以产生出纳米粒子独有的小尺寸效应、表面与界面效应以及量子尺寸效应等光学和电学的独特特性。较于未掺杂纳米材料的f、ga共掺杂zno薄膜而言，无论是光学透过能力还是导电能力均显示出大幅度的提升。
43.本实施例中通过把纳米zno颗粒、金纳米颗粒或者单层氧化石墨烯颗粒这些纳米尺寸量级的纳米材料以纳米的颗粒状镶嵌于通过旋涂工艺制备的zno薄膜中。在该薄膜中，加入的醋酸锌、氟化铵粉末和硝酸镓粉末在制备的过程中通过反应得到f、ga共掺杂zno的透明导电薄膜，而掺入的zno纳米颗粒、金纳米颗粒或者纳米氧化石墨烯颗粒在制备的过程中依旧以纳米尺寸的形式存在于薄膜中，通过加入的这些纳米尺寸的材料去调节传统工艺制备的zno透明导电薄膜，使其既具有传统透明导电薄膜透明和导电的特性，又具有一些纳米材料的新的特性，起到进一步对光电性能提升的功能。本发明制备的zno透明导电薄膜的光学透过能力、导电能力和光学带隙相较于未引入纳米颗粒的对比材料有了明显的提升。用于薄膜太阳电池，对于进一步提升电池的转换效率具有重要的意义，不仅拓展了zno透明导电薄膜的应用领域，还为后续zno透明导电薄膜深入改性提供了技术路径。
44.实施例2
45.本实施例的具有纳米尺寸效应的zno透明导电薄膜的制备方法，该方法为：
46.s1、将3.2102g乙酸锌粉末、0.0384g硝酸镓粉末、0.0083g氟化铵粉末和0.0642g的粒径为20nm～50nm的纳米颗粒(纳米zno颗粒)加入至20ml的乙二醇甲醚中，搅拌均匀后，加入3.23ml的乙醇胺，得到混合液；
47.s2、将s2中得到的混合液在温度为60℃的水浴中磁力搅拌2h后，在室温下静置48h，得到前驱体溶胶；
48.s3、将蓝宝石玻璃衬底基片先后分别用去离子和电子清洗液混合溶液、去离子水、无水乙醇分别超声清洗5min后，再用氮气吹干，得到洁净的蓝宝石玻璃衬底基片；
49.所述电子清洗液为半导体工业专业清洗剂，购于济南市矽华科技有限公司；
50.s4、将s2中得到前驱体溶胶旋涂在s3中得到的洁净的蓝宝石玻璃衬底基片上，旋涂的方法为：在匀胶机上以转速为500r/min旋转5s，然后以转速为2000r/min旋转5s，得到旋涂后的蓝宝石玻璃衬底基片；
51.s5、将s4中得到的旋涂后的蓝宝石玻璃衬底基片先在温度为100℃的条件下热处理5min，然后在温度为490℃的条件下热处理5min，得到热处理后的蓝宝石玻璃衬底基片，再将s2中得到前驱体溶胶旋涂在热处理后的蓝宝石玻璃衬底基片，重复本步骤的热处理和旋涂步骤，共循环操作进行9次，得到处理后的蓝宝石玻璃衬底基片；
52.s6、在氮气气氛下，将s5中得到的处理后的蓝宝石玻璃衬底基片在750℃的条件下热退火处理60s，得到厚度为260.3nm的具有纳米尺寸效应的zno透明导电薄膜。
53.图2是本实施例制备的具有纳米尺寸效应的zno透明导电薄膜的sem断面图，由图可知，制备的薄膜以大的“颗粒”形式堆积，形成致密的薄膜，在断面处未观测到空洞存在。
54.测试结果显示：氮气退火下该zno透明导电薄膜的迁移率为21.11cm2/vs，载流子浓度1.40
×
10
20
cm-3
，电阻率为2.11
×
10-3
ω
·
cm，380-1800nm平均透过率87％。相较于相同条件未掺杂纳米zno的f、ga共掺杂zno薄膜(迁移率为18.21cm2/vs，载流子浓度1.48
×
10
20
cm-3
，电阻率2.32
×
10-3
ω
·
cm，380-1800nm平均透过率86.4％)，无论是导电能力还是光学透过率均明显的改善。
55.本实施例制备的具有纳米尺寸效应的zno透明导电薄膜通过借助引入的纳米材料进一步提升了光电性能，将作为电极材料用于薄膜太阳电池，对于进一步提升电池的转换效率具有重要的意义。
56.实施例3
57.本实施例的具有纳米尺寸效应的zno透明导电薄膜的制备方法，该方法为：
58.s1、将3.2102g乙酸锌粉末、0.0384g硝酸镓粉末、0.0083g氟化铵粉末和0.0428g的粒径为20nm～50nm的纳米颗粒(纳米zno颗粒)加入至20ml的乙二醇甲醚中，搅拌均匀后，加入3.23ml的乙醇胺，得到混合液；
59.s2、将s2中得到的混合液在温度为60℃的水浴中磁力搅拌2h后，在室温下静置48h，得到前驱体溶胶；
60.所述电子清洗液为半导体工业专业清洗剂，购于济南市矽华科技有限公司；
61.s3、将石英玻璃衬底基片先后分别用去离子和电子清洗液混合溶液、去离子水、无水乙醇分别超声清洗5min后，再用氮气吹干，得到洁净的石英玻璃衬底基片；
62.s4、将s2中得到前驱体溶胶旋涂在s3中得到的洁净的石英玻璃衬底上，旋涂的方法为：在匀胶机上以转速为500r/min旋转5s，然后以转速为2000r/min旋转5s，得到旋涂后的石英玻璃衬底；
63.s5、将s4中得到的旋涂后的石英玻璃衬底先在温度为100℃的条件下热处理5min，然后在温度为490℃的条件下热处理5min，得到热处理后的石英玻璃衬底，再将s2中得到前驱体溶胶旋涂在热处理后的石英玻璃衬底，重复本步骤的热处理和旋涂步骤，共循环操作进行8次，得到处理后的石英玻璃衬底基片；
64.s6、在氩气气氛下，将s5中得到的处理后的石英玻璃衬底基片在750℃的条件下热退火处理60s，得到厚度为210nm的具有纳米尺寸效应的zno透明导电薄膜。
65.测试结果显示：氩气退火下该zno透明导电薄膜的迁移率为10.04cm2/vs，载流子浓度1.41
×
10
20
cm-3
，电阻率为4.41
×
10-3
ω
·
cm，380-1800nm平均透过率93.2％。
66.以f、ga共掺杂zno(fgzo)薄膜为对照，制备方法同本实施例，区别之处为：不添加纳米zno颗粒。
67.图3是本实施例制备的具有纳米尺寸效应的zno透明导电薄膜的光学透过图，由图3可以看出：掺杂纳米zno颗粒的f、ga共掺杂zno薄膜(纳米zno+fgzo)在测试范围内无论是光学透过率还是光学带隙较fgzo均得到了提升。
68.本实施例制备的具有纳米尺寸效应的zno透明导电薄膜通过借助引入的纳米材料进一步提升了光电性能，将作为电极材料用于薄膜太阳电池，对于进一步提升电池的转换效率具有重要的意义。
69.实施例4
70.本实施例的具有纳米尺寸效应的zno透明导电薄膜的制备方法，该方法为：
71.s1、将3.2102g乙酸锌粉末、0.0384g硝酸镓粉末、0.0083g氟化铵粉末和0.0003g的粒径为5000nm～8000nm厚度1nm的单层氧化石墨烯加入至20ml的乙二醇甲醚中，搅拌均匀后，加入3.23ml的乙醇胺，得到混合液；
72.s2、将s2中得到的混合液在温度为60℃的水浴中磁力搅拌2h后，在室温下静置48h，得到前驱体溶胶；
73.s3、将玻璃衬底基片(玻璃)先后分别用去离子和电子清洗液混合溶液、去离子水、无水乙醇分别超声清洗5min后，再用氮气吹干，得到洁净的玻璃衬底基片；
74.所述电子清洗液为半导体工业专业清洗剂，购于济南市矽华科技有限公司；
75.s4、将s2中得到前驱体溶胶旋涂在s3中得到的洁净的玻璃衬底基片上，旋涂的方法为：在匀胶机上以转速为500r/min旋转5s，然后以转速为2000r/min旋转5s，得到旋涂后的玻璃衬底基片；
76.s5、将s4中得到的旋涂后的玻璃衬底基片(玻璃)先在温度为100℃的条件下热处理5min，然后在温度为490℃的条件下热处理5min，得到热处理后的玻璃衬底基片，再将s2中得到前驱体溶胶旋涂在热处理后的玻璃衬底基片，重复本步骤的热处理和旋涂步骤，共循环操作进行12次，得到处理后的玻璃衬底基片；
77.s6、在氮气气氛下，将s5中得到的处理后的玻璃衬底基片在750℃的条件下热退火处理60s，得到厚度为440nm的具有纳米尺寸效应的zno透明导电薄膜。
78.图4为本实施例制备的具有纳米尺寸效应的zno透明导电薄膜的sem形貌图，由图可知制备的薄膜以“颗粒”状的形式存在，“颗粒”相互堆积形成致密的薄膜。
79.测试结果显示：氮气退火下该zno透明导电薄膜的迁移率为21.34cm2/vs，载流子浓度1.86
×
10
20
cm-3
，电阻率为1.58
×
10-3
ω
·
cm，380-1800nm平均透过率91.5％。相较于相同条件未掺杂纳米zno的f、ga共掺杂zno薄膜(迁移率18.21cm2/vs，载流子浓度1.48
×
10
20
cm-3
，电阻率2.32
×
10-3
ω
·
cm，380-1800nm平均透过率86.4％)无论是导电能力还是光学透过率均明显的改善。
80.本实施例制备的具有纳米尺寸效应的zno透明导电薄膜通过借助引入的纳米材料进一步提升了光电性能，将作为电极材料用于薄膜太阳电池，对于进一步提升电池的转换效率具有重要的意义。
81.实施例5
82.本实施例的具有纳米尺寸效应的zno透明导电薄膜的制备方法，该方法为：
83.s1、将3.2102g乙酸锌粉末、0.0384g硝酸镓粉末、0.0083g氟化铵粉末和0.039g的粒径为10nm的纳米颗粒(金纳米粒子)加入至20ml的乙二醇甲醚中，搅拌均匀后，加入
3.23ml的乙醇胺，得到混合液；
84.s2、将s2中得到的混合液在温度为60℃的水浴中磁力搅拌2h后，在室温下静置48h，得到前驱体溶胶；
85.s3、将玻璃衬底基片先后分别用去离子和电子清洗液混合溶液、去离子水、无水乙醇分别超声清洗5min后，再用氮气吹干，得到洁净的玻璃衬底基片；
86.所述电子清洗液为半导体工业专业清洗剂，购于济南市矽华科技有限公司；
87.s4、将s2中得到前驱体溶胶旋涂在s3中得到的洁净的玻璃衬底基片上，旋涂的方法为：在匀胶机上以转速为500r/min旋转5s，然后以转速为2000r/min旋转5s，得到旋涂后的玻璃衬底基片；
88.s5、将s4中得到的旋涂后的玻璃衬底基片先在温度为100℃的条件下热处理5min，然后在温度为490℃的条件下热处理5min，得到热处理后的玻璃衬底基片，再将s2中得到前驱体溶胶旋涂在热处理后的玻璃衬底基片，重复本步骤的热处理和旋涂步骤，共循环操作进行9次，得到处理后的玻璃衬底基片；
89.s6、在氮气气氛下，将s5中得到的处理后的玻璃衬底基片在750℃的条件下热退火处理60s，得到厚度为255nm的具有纳米尺寸效应的zno透明导电薄膜。
90.测试结果显示：氮气退火下该zno透明导电薄膜的迁移率为8.91cm2/vs，载流子浓度2.58
×
10
20
cm-3
，电阻率为2.71
×
10-3
ω
·
cm，在380-1800nm平均透过率均高于92.7％。
91.以f、ga共掺杂zno(fgzo)薄膜为对照，制备方法同本实施例，区别之处为：不添加金纳米粒子。
92.图5为本实施例制备的具有纳米尺寸效应的zno透明导电薄膜的光学透过图。由图可以看出：掺杂金纳米颗粒的f、ga共掺杂zno薄膜(金颗粒+fgzo)在测试范围内无论是光学透过率还是光学带隙较fgzo均得到了提升。
93.本实施例制备的具有纳米尺寸效应的zno透明导电薄膜，通过借助引入的纳米材料起到了进一步对光电性能提升的功能，将作为电极材料用于薄膜太阳电池，对于进一步提升电池的转换效率具有重要的意义。
94.以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

技术特征：
1.一种具有纳米尺寸效应的zno透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，该方法为：s1、将乙酸锌粉末、硝酸镓粉末、氟化铵粉末和纳米颗粒加入至乙二醇甲醚中，搅拌均匀后，加入乙醇胺，得到混合液；所述纳米颗粒包括纳米zno颗粒、金纳米颗粒或者单层氧化石墨烯颗粒；s2、将s2中得到的混合液在温度为60℃的水浴中磁力搅拌2h后，在室温下静置48h，得到前驱体溶胶；s3、将玻璃衬底基片先后分别用去离子和电子清洗液混合溶液、去离子水、无水乙醇分别超声清洗5min后，再用氮气吹干，得到洁净的玻璃衬底基片；s4、将s2中得到前驱体溶胶旋涂在s3中得到的洁净的玻璃衬底基片上，旋涂的方法为：在匀胶机上以转速为500r/min旋转5s，然后以转速为2000r/min旋转5s，得到旋涂后的玻璃衬底基片；s5、将s4中得到的旋涂后的玻璃衬底基片先在温度为100℃的条件下热处理5min，然后在温度为490℃的条件下热处理5min，得到热处理后的玻璃衬底基片，再将s2中得到前驱体溶胶旋涂在热处理后的玻璃衬底基片，重复本步骤的热处理和旋涂步骤，共循环操作进行8～12次，得到处理后的玻璃衬底基片；s6、在氩气或者氮气气氛下，将s5中得到的处理后的玻璃衬底基片在750℃的条件下热退火处理60s，得到具有纳米尺寸效应的zno透明导电薄膜。2.根据权利要求1所述的一种具有纳米尺寸效应的zno透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，s1中当所述纳米颗粒包括粒径为20nm～50nm的纳米zno颗粒、粒径为10nm的金纳米颗粒或者粒径为5000nm～8000nm厚度1nm的单层氧化石墨烯颗粒。3.根据权利要求1所述的一种具有纳米尺寸效应的zno透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，s1中所述乙酸锌粉末、硝酸镓粉末、氟化铵粉末、纳米颗粒、乙二醇甲醚和乙醇胺的用量比为3.2102g：0.0384g：0.0083g：(0.003～0.0642)g：20ml：3.23ml。4.根据权利要求1所述的一种具有纳米尺寸效应的zno透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，s3中所述玻璃衬底基片包括玻璃、蓝宝石或者石英。5.根据权利要求1所述的一种具有纳米尺寸效应的zno透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，s6中所述具有纳米尺寸效应的zno透明导电薄膜的厚度为210nm～440nm。6.一种如权利要求1-5任一权利要求的制备方法制备的具有纳米尺寸效应的zno透明导电薄膜的应用，其特征在于，所述具有纳米尺寸效应的zno透明导电薄膜作为电极材料用于薄膜太阳电池。

技术总结
本发明提供了一种具有纳米尺寸效应的ZnO透明导电薄膜的制备方法，该方法为：将乙酸锌粉末、硝酸镓粉末、氟化铵粉末和纳米颗粒加入至乙二醇甲醚中，再加入乙醇胺，得到混合液；在60℃搅拌、静置，得到前驱体溶胶，旋涂在S3中得到的洁净的玻璃衬底基片上，将旋涂后的玻璃衬底基片热处理后继续旋涂，循环操作后，得到处理后的玻璃衬底基片，在氩气或者氮气气氛下，热退火处理后，得到具有纳米尺寸效应的ZnO透明导电薄膜。还提供了应用，可作为电极材料用于薄膜太阳电池，对于进一步提升电池的转换效率具有重要的意义。率具有重要的意义。率具有重要的意义。


技术研发人员：王延峰 杨富 陈叶莹 郝运琪 郭亚雄 李俊杰 马林
受保护的技术使用者：河北北方学院
技术研发日：2023.08.01
技术公布日：2023/10/15