纳米压印在光伏、能源器件制造中的应.doc

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1、纳米压印在光伏、能源器件制造中的应用摘要：以纳米压印和太阳能电池制造的文献为基础，介绍纳米压印技术及英在太阳能电池制造中的应用，看重介绍利用纳米圧印技术制造增透膜；改变太阳能电池中部分结构的表面形貌來增强太阳能电池的性能，提高其光电转换效率；用纳米压印技术制作电极应用于太阳能电池这三个方面。关键词：纳米压印紫外压印太阳能电池1正文纳米压印技术是华裔科学家美国普林斯顿大学周郁在20世纪1995年首先提出的。纳米压印是一种全新的图形复制方法,它具有超高分辨率、高产量，成本低等特点。作为-•种低成本的下一代光刻技

2、术，纳米压印技术将为纳米制造提供新的机遇，被誉为十大可改变世界的科技Z—。现在具有代表性的纳米压印技术有：热圧印、紫外光压印、微接触印刷1-1热压印热压印相对丁传统的纳米加工方法，具有方法灵活、成本低廉和生物相容的特点,并且可以得到高分辨率、高深宽比结构。热压印的缺点是需要高温、高压，且即使在高温、高压下很长时间,对于有的图案，仍然只能导致聚合物的不完全位移，即不能完全填充印章的腔休。1.1.1热压印的工艺过程（1）聚合物被加热到它的玻璃化温度以上；（2）施加压力。聚合物被图案化的模具所丿衣；（3）模压过程

3、结束后，柴个叠层被冷却到聚合物玻璃化温度以下，以使图案固化；（4）脱模：（5）图案转移，利用刻蚀技术或剥离技术进行图案转移。1.2紫外压印紫外固化纳米压卬技术与热压卬技术相比不需要加热，可在常温下进行，避免了热膨胀因索,也缩短了压印的时间；掩模板透明，易于实现层与层之间对准，层与层之间的对准精度可达到50nm,适合半导体产业的要求。但紫外固化纳米压印技术设备昂贵，对工艺和环境的要求也非常高；没有加热的过程，光刻胶中的气泡难以排出，会对细微结构造成缺陷。1.2.1紫外压印的工艺过程1.采用石英SiO2等作为掩

4、模板材料；2.在Si等衬底材料上涂覆一层厚度为400〜500nm的低粘度、流动性好、対紫外光敏感的光刻胶；3.低压将模板压在光刻胶上，使光刻胶填充模板空隙；充分填充后利用紫外光照対模板背面，使光刻胶化；4.脱模后利用等离子体刻蚀技术将残留胶除°1.3微接触印刷微接触印刷不但具有快速、廉价的优点,而比它还不需要洁净间的苛刻条件，其至不需要绝对平整的农面。微接触印刷还适合多种不同表面，具有操作方法灵活多变的特点。该方法缺点是在亚微米尺度，印刷时硫醇分子的扩散将影响对比度，并使印出的图形变宽。通过优化浸墨方式、浸

5、墨时间，尤其是控制好印章上墨量及分和，可以使扩散效应下降。1.3.1微接触印刷的工艺过程1.使用聚二甲基硅氧烷(PDMS)等高分子聚合物作为掩模制作材料，采用光学或电子束光刻技术制备掩模板；2.将掩模板浸泡在含硫醇的试剂中，在模板上形成-层硫醇膜；3.再将PDMS模板压在镀金的衬底上10〜20s后移开，硫醇会与金反应生成自纽•装的单分子层SAM,将图形山模板转移到衬底上。2纳米压印应用微纳米压印技术作为一门新颖而实用性很强的应用技术，发展非殆迅速。其在纳米电子器件、纳米光学元件、纳米生物传感器及其他具有纳米

6、结构的功能图形制作方面，将显示出其独特的技术优势。它能广泛采用各种高分子有机材料制造微米至纳米尺寸的器件，可以达到分辨率小于10mm的水平，无疑将为IT与微电子产业、生物与生命科学、环境与新能源技术等领域的加速发展带來重大的影响，成为未來主流芯片、显微镜头、微生物传感器、能源转化器以及微射流原器件的生产方式。另外在制造高密度磁性记录器件方面也有很大的潜力。3纳米压印在光伏电池领域的应用3.1太阳能电池的概述太阳能是一种淸洁、安全、叮再生和分布范围广的绿色能源，是今后替代能源发展的战略性领域。太阳能发电主要有

7、太阳能光伏发电和太阳能光热发电两种形式。山于太阳能光伏发电具有安全可靠、尢噪声、故障率低、维护简便等优点，是一种被看好的能源利用形式。近年来，我国的光伏电池产业在国外市场的拉动下发展迅速，2009年，我国光伏电池产量己突破200万千瓦，位居世界首位。现在的太阳能电池主要有硅半导体，化合物半导体和有机半导体三类。太阳能电池技术发展很快，按研发时间先后，第一代太阳能电池是晶硅类（单晶硅和多晶硅）,第二代是薄膜类和化合物类（非品硅、铜钢铢硒、碑化铢、硝化镉等），第三代为新概念类（色素增感太阳能电池或称染料敏化电池

8、等）。目前比较成熟口广泛应用的是品硅类太阳能电池.但是太阳的效率并不是很高，因此如何提高太阳能电池的光电转换效率是近些年来的重要研究方向。现在国内外太阳能电池行业都在围绕着提高太阳能电池的光转换效率和降低成本这两大目标开展研究工作。晶体硅高效A阳能电池和各类薄膜太阳能电池也是全球新型A阳能电池研发的热点。薄膜太阳能电池研究主耍集中在非晶质薄膜电池、晞化镉薄膜电池、铜钢硒薄膜电池和多晶硅薄膜电池上。非晶质太阳能电池