德国莱布尼兹光子技术研究所：叶脉结构启发电极设计

我们发现，用无电镀铜的方法给玉兰花叶脉镀铜后，叶脉结构的电极具有宽光谱范围的高的透光率(>80%)以及优异的导电性，可以达到前a)和镀铜后b)的玉兰树的叶脉结构。c)方块电阻和镀铜时间的关系，铜用量和时间的关系。d)不同镀铜时间的叶脉的透光度和波长的关系， 与典型的ITO薄膜的透光性的比较(虚线)。e)叶脉上不同镀铜时间的XRD谱图， 以及一个经过热处理的镀铜叶脉的XRD谱图。f)和文献资料的比较。

图2 a)玉兰花叶脉的显微结构图。b)30分钟无电镀铜后的显微结构图， scale bars for both a and b: 500 µm。 c)面电阻(黑线)和铜消耗 (品红线) 与镀铜时间的关系。d)透光率光谱特性和镀铜时间的关系，一个典型的100 纳米厚的沉积在0.7 毫米 Borofloat glass 的ITO薄膜(虚线)的光谱特性图作为比较。e)铜镀膜的XRD 图谱。f)与最近发表在文献中表面电阻在10 Ω/□和透光率在80% 左右的透明导电电极的比较。

要利用叶脉状电极，特别是在硅基太阳能电池的应用，需要解决在运行中从镀铜电极上游离出来的铜离子扩散到硅基体，从而造成电池效率下降的问题。本次工作中我们在镀铜叶脉上用电镀银的方法来形成一层银的包覆膜，可以把铜膜包覆起来，从而在将来硅基太阳能电池应用中隔离铜源，解决电池效率下降的问题。图3 a，b和c SEM图展示了在镀铜银灰杨叶脉上电镀银的形貌以及横截面的SEM图d。e，f和g图是在横截面用EDX测的镀层主要元素分布图，而h图是EDX测的主要元素分布的混色图。我们进一步发现只需要极少量的银就可以把铜膜包覆起来，大致相当于目前太阳能电池单位面积消耗银量的6%，将来可能大大降低贵金属银的用量。

IV 镀铜叶脉的高电流密度传输能力

图4 图示镀铜叶脉的大电流传输能力。a)未通电状态，b)通230伏特的市电点亮40瓦的灯泡(通过电流仅为174 毫安)。c )通过1安培电流。

V 弯折实验

图5 a)弯折实验的实验设置。b)焊接于两片电路板上的镀铜的玉兰花叶脉，被胶带固定于一张纸上。c)不同弯折半径下电阻和弯折角度的关系。