Способ металлизации полиимидной пленки

Изобретение относится к технологии создания тонкопленочных экологически чистых солнечных батарей и может найти применение при создании гибких солнечных батарей на основе CdTe, CIGS или CZTS(Se). Полиимидную пленку предварительно отжигают в вакууме при Т=300-350°С, затем на первом этапе осаждают молибденовый слой при давлении p1>6×10-3 мм рт.ст., а на втором - при p2=(2÷6)×10-3 мм рт.ст. Cлои наносят в соотношении d1 ≥ d2, где d1 - толщина первого слоя, d2 - толщина второго слоя. Изобретение позволяет получать покрытия, устойчивые в жидкой среде, с приемлемой адгезией и удельным сопротивлением на полиимидных подложках. 7 ил.

 

Изобретение относится к технологии создания тонкопленочных экологически чистых солнечных батарей. Изобретение может найти применение при создании гибких солнечных батарей на основе CdTe, CIGS или CZTS(Se). Более конкретно изобретение нижнего молибденового контакта солнечной батареи

Солнечные элементы, основанные на использовании тонкопленочных (4-5 мкм), материалов, предоставляют возможность существенно увеличить соотношение удельной мощности к массе с одновременным снижением их стоимости, т.к. в силу малой толщины составляющих СЭ, появляется возможность их создания на легких и гибких подложках, что значительно упрощает процесс развертывания, уменьшает вес конструкций, снижает стоимость как самих солнечных батарей, так и сопутствующих систем. Однако при синтезе высококачественных пленок CdTe, CIGS или CZTS(Se) используются температуры в диапазоне 400-600°С, что ограничивает круг возможных материалов для гибкой подложки металлической фольгой и некоторыми полимерными пленками.

Одним из наиболее многообещающих материалов для гибкой подложки является полгимид ввиду его высокой термостабильности и малого удельного веса. Однако данный материал является диэлектриком, поэтому для создания нижнего контакта солнечной батареи требуется его металлизация. Наиболее подходящим металлом для данной цели является молибден ввиду его относительной инертности, сравнительно низкой цены. Наиболее распространенным методом получения молибденовых пленок на стеклянных подложках ввиду тугоплавкости Мо (Тпл=2620°С) является магнетронное напыление на постоянном токе (DC-sputtering).

Основной трудностью при создании таких пленок является сильная зависимость их адгезии и удельного сопротивления от условий осаждения. В мировой литературе описаны способы получения высококачественных молибденовых покрытий на стекле, однако работ по нанесению таких пленок на полиимид крайне мало.

Известен способ [John Н. Scofield, A. Duda, D. Albin, B.L. Ballard, P.K. Predecki // Thin Solid Films. 1995. V. 260. PP. 26-31]. В данной работе описано двухстадийное нанесение молибденовых пленок на стекло. Как показало наше исследование, регламент магнетронного напыления молибденовых пленок на полиимид отличается от такового для стеклянных подложек. Кроме того, в данной работе также не изучалась адгезия молибденовых слоев в условиях жидкой среды В заявляемом изобретении раскрывается методика получения молибденовых пленок с приемлимой адгезией и удельным сопротивлением ρ=3⋅10-4 Ом⋅см (2 Ом⋅см2) на полиимидных подложках (PI) (d(PI)=100 мкм). Для иллюстрации приводится общая схема нанесения, технологический регламент, а также данные по исследованию адгезии и электрофизических свойств.

Наиболее близким к предложенному является способ, описанный в [A. Bollero, L. Kaupmees, Т. Raadik et. Al // Thin Solid Films. 2012. V. 520. PP.4163-4168] где в образцы полиимид/молибден получаются методом магнетронного напыления на постоянном токе в узком диапазоне давлений - (5÷9)⋅10-3 мм.рт.ст. Однако в данной работе не изучалась адгезия молибденовых слоев в условиях жидкой среды, которая используется при нанесении буферных слоев солнечной батареи. Кроме того, напыление проводилось при достаточно низкой мощности - 50 Вт. При такой мощности скорости осаждения слоев низкие.

Задачей изобретения является покрытия, устойчивые в условиях жидкой среды.

Поставленная задача решается предлагаемым способом металлизации полиимидной пленки, в котором проводят предварительный вакуумный отжиг полиимидной пленки с последующим нанесением двух молибденовых слоев в разных режимах при строгом контроле толщин данных слоев.

Полиимидную пленку предварительно отжигают в вакууме при Т=300-350°С.

После вакуумного отжига на первом этапе осаждают пленку при давлении p1>6×10-3 мм.рт.ст., а на втором - при р2=(2÷6)×10-3 мм.рт.ст, при этом слои наносят в соотношении d1≥d2. Где d1 - толщина первого слоя, d2 - толщина втогого слоя.

Отличительными особенностями предложенного нами методики являются предварительный вакуумный отжиг полиимидной пленки с последующим нанесением двух молибденовых слоев в разных режимах при строгом контроле толщин данных слоев. Кроме того, предложенный технологический регламент позволяет получать покрытия, устойчивые в условиях жидкой среды. Предлагаемая технология нанесения молибденовых покрытий на полиимид позволяет получать со сравнительно высокой скоростью образцы PI/Мо пригодные для применения в условиях нанесения слоев солнечной батареи жидкофазными методами.

Общая схема нанесения представлена на фиг. 1. Первый слой наносится при рабочем давлении Р>6×10-3 мм.рт.ст., второй слой - в диапазоне давлений (2÷6)×10-3 мм.рт.ст. При этом важно соотношение толщин слоев d1 и d2. Для приемлемой адгезии требуется, чтобы d1≥d2. Толщина слоев может быть рассчитана исходя из мощности магнетрона, рабочего давления в камере и расстояния между мищенью и подложкой. Напыление молибденовых слоев проводилось при постоянном напряжении 300 В и токе 1А в течение 30 мин. Расстояние между подложкой и мишенью - 10 см. Диаметр мишени 105 мм. Толщина получаемых слоев определялась по изменению массы полиимидной пленки. На фиг. 2 приведены зависимости скоростей роста молибденовых пленок от давления в камере магнетрона для мощности 300 Вт и расстоянии между мишенью и подложкой 10 см. Из фиг. 2 видно, что скорость роста максимальна при давлении р~10-2 мм.рт.ст..

При этом удельное сопротивление молибденовых слоев зависит от рабочего давления в камере магнетрона. Исследование электропроводности полученных пленок проводилось методом вольтамперометрии. На фиг. 3 для примера приведены полученные вольтамперные кривые для ряда образцов:

Из фигуры видно, что все зависимости носят омический характер. На фиг. 4 в полулогарифмических координатах приведена зависимость удельного сопротивления молибденовых слоев от рабочего давления в камере магнетрона. Для каждой точки использовалось усредненной значение для образцов различной геометрии. Из фигуры видно, что удельное сопротивление минимально для образцов, полученных при сравнительно низких давлениях. На фиг. 5 приведен участок данной зависимости в линейных координатах.

Из фигуры видно, что минимальное удельное сопротивление данных пленок р~3⋅10-4 Ом⋅см достигается при рабочем давлении (2÷6)⋅10-3 мм.рт.ст.

Изучение адгезии получаемых пленок проводилось путем исследования эффекта Ребиндера в растворе ПАВ или CdSO4+NH3⋅H2O (4⋅10-3 М и 14 М соответственно. Растворы сходного состава используются для нанесения буферных словев солнечной батареи методом химического жидкофазного осаждения). После помещения образцов в указанные растворы, измерялось время, после которого начиналось разрушение пленки. Адгезия признавалась приемлемой, если данное время превышало 30 мин. Для каждого образца эксперимент повторялся 5 раз.

На фиг. 5 приведены зависимости данного времени от давления, при котором были получены молибденовые пленки. Из фигуры видно, что адгезия улучшается при повышении рабочего давления в камере и становится приемлемой при р>6⋅10-3 мм.рт.ст., при этом зависимости как для раствор ПАВ, так и для CdSO4+NH3 сходные.

Таким образом, для достижения: а.) максимальной скорости роста молибденовой пленки, требуется рабочее давление р=(8÷10)⋅10-3 мм.рт.ст., б.) приемлемой адгезии - р>6÷10-3 мм.рт.ст., в.) для низкого удельного сопротивления - p=(2÷6)⋅10-3 мм.рт.ст.

Поэтому для создания пленок, свойства которых удовлетворят всем приведенным требования, необходимо осаждать молибден при двух различных режимах: первый слой при р~10-2 мм.рт.ст. для обеспечения адгезии, второй - при (2÷6)⋅10-3 мм.рт.ст. для достижения низкого удельного сопротивления.

Заявляемое изобретение иллюстрируется, но никак не ограничивается следующими примерами.

Пример 1. Осаждение молибденовых слоев на полиимид при давлениях 10-2 и 2×10-3 мм.рт.ст.

Перед напылением полиимидные пленки для очистки и обезжиривания выдерживались в растворе мыло+щелочь в ультразвуковой ванне в течение 10 мин. После промывки дистиллированной водой - помещались в царскую водку на е 5 мин, после чего они вновь промывались и выдерживались в деионизированной воде в течение 10 мин. После высушивания под струей азота, пленки отжигались в глубоком вакууме при Т=300°С в течение 2 часов. После вакуумного отжига на полиимидные пленки методом магнетронного напыления наносился молибден при настоянном напряжении 300 В, токе 1 А, расстояние между мишенью и подложкой было 10 см, время осаждения - 30 мин. В качестве рабочего газа использовался аргон (99.999%). В камере поддерживалось постоянное давление

Исследование адгезии полученных слоев путем изучения эффекта Ребиндера показало, что при давлении р=10-2 мм.рт.ст. пленка (образец 1) была стабильной, а при р=2×10-3 мм.рт.ст. (образец 2)отслаивалась (фиг. 6А и 6Б соотвественно).

При этом исследование сопротивления данных образцов методом вольамперометрии показало, что сопротивление образца 1 было р=1×10-3 Ом⋅см, тогда как образца 2-3×10-4 Ом⋅см.

Данный пример иллюстрирует значительное влияние рабочего давления в камере магнетрона на адгезию и удельное сопротивление молибденовых слоев.

Пример 2. Осаждение двух молибденовых слоев на полиимид при рабочих давлениях 1.2×10-2 и 3×10-3 мм.рт.ст.

Подготовка полиимидных пленок проводилось аналогично описанной в Примере 1. Слои наносились последовательно при давлениях 1.2×10-2 и 3×10-3 мм.рт.ст. без вскрытия вакуумной камеры. Время нанесения слоев - 23 и 28 мин соответсвенно. Расстояние между мишенью и полдожкой - 10 см, мощности 300 Вт. Исходя из зависимости на фиг. 1, толщина слоя 1 была 630 нм, слоя 2-330 нм.

Исследование адгезии полученных пленок путем изучения эффекта Ребиндера показало, что пленки устойчивы (фиг. 7). При этом их удельное сопротивление было достаточно низким - р~3⋅10-4 Ом⋅см). При уменьшении толщины слоя 1 до 175 нм адгезия снижалась. Данный пример иллюстрирует возможность создания молибденовых слоев с одновременно высокой адгезией и низким удельным сопротивлением, а также важность контроля толщины слоя 1 и слоя 2.

Таким образом, в заявляемом изобретении раскрывается технология получения молибденовых пленок с низким удельным сопротивлением с приемлемой адгезий на полиимиде. Данный способ может быть использован для создания высокоэффективных гибких тонкопленочных солнечных батарей нового поколения.

Способ металлизации полиимидной пленки, в котором проводят ее предварительный вакуумный отжиг с последующим нанесением двух молибденовых слоев в разных режимах при строгом контроле их толщин, при этом полиимидную пленку предварительно отжигают в вакууме при T=300-350°C, затем на первом этапе осаждают молибденовый слой при давлении p1>6×10-3 мм рт.ст., а на втором - при p2=(2÷6)×10-3 мм рт.ст, данные слои наносят в соотношении d1 ≥ d2, где d1 - толщина первого слоя, d2 - толщина второго слоя.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к подложке, содержащей гибридные тонкие пленки, и к способу ее изготовления и может быть использовано для покрытия излучателей света, экранов, элементов солнечных батарей, а также может применяться в различных областях, включая наноструктурирование для изготовления полупроводников и электронных устройств, химических датчиков и биосенсоров, в сфере разработок нанотрибологии, поверхностных модификаций, наноэлектронных машинных систем (NEMS), микроэлектронных машинных систем (MEMS) и энергонезависимых запоминающих устройств.

Изобретение относится к гибким листовым материалам из РСМ с большой плотностью накопления скрытой тепловой энергии для применения при регулировании тепловой энергии.

Настоящее изобретение предлагает звукопоглощающий материал и способ изготовления звукопоглощающего материала. Более конкретно, предлагается звукопоглощающий материал, который может быть изготовлен посредством пропитывания связующим веществом нетканого полотна, изготовленного из термостойкого волокна.

Изобретение относится к строительным конструкционным материалам, которые могут быть изготовлены в форме стеновых или потолочных панелей. Строительная панель содержит сердцевину, содержащую множество открытых ячеек, первый поверхностный слой, прикрепленный к первой основной поверхности сердцевины посредством первого адгезива, и второй поверхностный слой, прикрепленный ко второй основной поверхности сердцевины посредством второго адгезива.

Изобретение относится к виниловому напольному покрытию. Виниловое напольное покрытие, включающее ПВХ пластизоль, пропитывающий носитель, в котором носитель включает нетканый волокнистый слой, содержащий термопластические волокна, и сетку, причем сетка и нетканый волокнистый слой, содержащие термопластические волокна, прикреплены друг к другу посредством механического и/или термического соединения, образуя цельный носитель, при этом нетканый волокнистый материал представляет собой нетканый материал из волокон, причем нетканый волокнистый материал состоит из однокомпонентных волокон одного типа или состоит из однокомпонентных волокон двух типов, причем волокна каждого типа состоят из полимеров различных химических структур, имеющих различные температуры плавления, или состоит из двухкомпонентных волокон, которые составляют два полимера, имеющие различные химические структуры, при этом сетка содержит высокомодульную пряжу в качестве основных нитей, имеющих модуль упругости по меньшей мере 25 ГПа.

Изобретение относится к многослойной покровной пленке, включающей нижнее покрытие, содержащее первый красящий материал и блестящий материал, а также верхнее покрытие, нанесенное на нижнее покрытие и содержащее второй красящий материал, а также к покрытому изделию, содержащему данную многослойную покровную плёнку.

Изобретение относится к многослойной покровной пленке, включающей нижнее покрытие, содержащее красящий материал, верхнее покрытие, нанесенное на нижнее покрытие, и защитное покрытие, нанесенное на верхнее покрытие, а также к покрытому изделию, содержащему вышеуказанную многослойную покровную плёнку.

Изобретение относится к межслойной пленке для многослойного стекла. Две поверхности межслойной пленки для многослойного стекла имеют различные температуры стеклования, соответственно более низкая температура стеклования (°С) среди температур стеклования обозначается Х.

Изобретение относится к межслойной пленке для многослойного стекла. Межслойная пленка включает два или более полимерных слоев, ламинированных друг на друга.

Изобретение предлагает вспененный многослойный лист, который обладает превосходной способностью соответствия изменению положения подложки. Кроме того, настоящее изобретение предлагает декоративную плиту, в которой используется вспененный многослойный лист.

Изобретение относится к производству шлангов, в частности к способу, производственной линии и установке для непрерывного изготовления армированных гибких шлангов.

Изобретение относится к впитывающему изделию, содержащему проницаемый для жидкости слой; в целом непроницаемый для жидкости слой, который содержит пленку толщиной 50 микрометров или меньше, где пленка содержит слой, который образован из полимерной композиции, при этом полимерная композиция содержит этиленовый полимер, наноглину, содержащую органическое средство для обработки поверхности, и полиолефиновое средство улучшения совместимости, которое содержит олефиновый компонент и полярный компонент; и впитывающую сердцевину, расположенную между проницаемым для жидкости слоем и в целом непроницаемым для жидкости слоем.

Изобретение относится к огнезащитным теплоизоляционным изделиям, выполненным в виде панели, используемым в различных областях техники, для защиты от воздействия открытого пламени спасательного средства и инженерных сооружений, работающих в акваториях морей.

Изобретение относится к области звукопоглощающих полимерных композиционных материалов. Способ изготовления звукопоглощающего материала включает приготовление вспененной полиуретановой композиции посредством смешивания форполимера и полиизоцианатных групп, формирование тыльной части звукопоглощающего материала в виде слоя полиуретановой композиции толщиной от 5 до 50% от общей толщины звукопоглощающего материала посредством заполнения указанной композицией нижней части оснастки с последующей выдержкой слоя полиуретановой композиции в течение от 20 до 60 минут в интервале температур от 20 до 80°С, наложение на указанный слой волокнистого материала толщиной от 30 до 90% от общей толщины звукопоглощающего материала, заполнение оснастки полиуретановой композицией с получением фронтальной и боковых частей звукопоглощающего материала, при этом таким количеством, чтобы обеспечить толщину фронтальной части звукопоглощающего материала от 5 до 50% от общей толщины звукопоглощающего материала, а также толщину каждой боковой части звукопоглощающего материала от 5 до 20% от общей толщины звукопоглощающего материала, с последующей выдержкой всего объема композиции при температуре от 20 до 80°С в течение от 20 до 120 минут.

Изобретение касается пленочных композитов, в особенности способа производства композита из пленки из полиариленэфиркетоновой формовочной массы и металлической фольги, а также применения изготовленного по этому способу пленочного композита для производства печатных плат, сохраняющих стабильность размеров.

Изобретение относится к шарниру и способу изготовления такого шарнира. Шарнир включает жесткую часть и гибкую часть, предназначенную для сгибания относительно жесткой части, неразъемно связанных друг с другом с возможностью поворота.

В настоящем изобретении предложен элемент формирования изображения, включающий: подложку, генерирующий заряд слой, содержащий фотопроводящий пигмент, переносящий заряд слой, содержащий соединение, имеющее сегмент, содержащий полициклическое ароматическое кольцо или азотсодержащее гетерокольцо, необязательно покровный слой и наружный слой, который представляет собой поверхность для формирования изображения, которая включает структурированную органическую пленку, включающую множество сегментов, содержащих, по меньшей мере, один атом элемента, который не является углеродом, и множество линкеров, представляющих собой ковалентные связи, единичные атомы или группы ковалентно связанных атомов, включающих первый фторированный сегмент выбранный из группы, состоящей из: , и второй электроактивный сегмент, выбранный из группы, состоящей из N,N,N′,N′-тетра-(п-толил)бифенил-4,4′-диамина: и N4,N4′-бис(3,4-диметилфенил)-N4,N4′-ди-п-толил-[1,1′-бифенил]-4,4′-диамина: . Также описано ксерографическое устройство, включающее: указанный выше элемент формирования изображения, зарядное устройство, переносящее электростатический заряд на элементе формирования изображения, экспонирующее устройство для формирования скрытого электростатического изображения на элементе формирования изображения; проявочное устройство для формирования изображения на элементе формирования изображения; устройство переноса для переноса изображения с элемента формирования изображения; и необязательно очистительное устройство.

Изобретение относится к многослойным конструкциям с заполнителями в виде повторяющихся пирамидальных и тетраэдальных структур и может быть использовано в производстве многослойных панелей из различных материалов, работающих на устойчивость при действии наружного давления и сжимающей силы во многих отраслях промышленности.

Изобретение относится к полимерной пленке, поверхность которой покрыта слоем неорганического нанопокрытия, за счет чего обеспечиваются такие усовершенствования, как улучшенная способность к металлизации, низкая стоимость, низкое содержание полимерных добавок и модификаторов, более высокая пригодность к переработке для вторичного использования и хорошие рулонные свойства.

Изобретение относится к покрытию, которое может быть применено для изготовления кухонных изделий для приготовления пищи или любых иных поверхностей, в частности подошв утюгов, пластин выпрямителей волос или корпусов бытовых приборов, а также к способу изготовления такого покрытия.

Настоящее изобретение относится к декоративным облицовочным покрытиям, в частности напольным или настенным покрытиям, обладающим низким выделением летучих органических соединений (ЛОС), содержащим один или более прилегающих слоев пластифицированного поливинилхлорида и верхний полиуретановый слой.

Изобретение относится к технологии создания тонкопленочных экологически чистых солнечных батарей и может найти применение при создании гибких солнечных батарей на основе CdTe, CIGS или CZTS. Полиимидную пленку предварительно отжигают в вакууме при Т300-350°С, затем на первом этапе осаждают молибденовый слой при давлении p1>6×10-3 мм рт.ст., а на втором - при p2×10-3 мм рт.ст. Cлои наносят в соотношении d1 ≥ d2, где d1 - толщина первого слоя, d2 - толщина второго слоя. Изобретение позволяет получать покрытия, устойчивые в жидкой среде, с приемлемой адгезией и удельным сопротивлением на полиимидных подложках. 7 ил.

Наверх