[發明專利]多孔納米硅化學電池及其制備方法

無效

• 申請號: 201210109574.3
• 申請日: 2012-04-16
• 公開（公告）號: CN102610873A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 黃遠明;翟保改;馬青蘭;佘倬然;黃晨
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: H01M14/00
• 分類號: H01M14/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一、技術領域

本發明涉及一種多孔納米硅化學電池及其制備方法，屬于新能源技術領域。

二、背景技術

半導體硅在新能源材料中有著重要十分重要的地位，通常用來制作單晶硅、多晶硅和非晶硅太陽能電池。因硅的能帶較窄，它難于同具有較高費米能的化學電解液形成良好的接觸，所以很難利用半導體硅材料直接性能良好的化學電池。本發明提供一種新的技術和方法，利用半導體硅為原始材料，經電化學腐蝕后制成多孔納米硅，以含碘化鉀的溶液作為電解液，用多孔納米硅制備化學電池。

三、發明內容

本發明提供一種多孔納米硅化學電池及其制備方法。本發明多孔納米硅化學電池，其特征在于：所述多孔納米硅化學電池中多孔納米硅薄膜為電池的一個電極，以金屬絲網作為電池的另一個電極，以含碘化鉀的溶液作為電池的電解液。

本發明所述的多孔納米硅化學電池的制備方法，其具體步驟如下：

1)選擇單面或雙面拋光的硅片作為襯底材料，一面蒸鍍一層鋁膜，熱處理形成歐姆接觸；

2)將上述硅襯底材料放入含氫氟酸的液體里進行電化學腐蝕，形成多孔納米硅薄膜；

3)以上述多孔納米硅薄膜作為一個電極材料，以金屬絲網或石墨作為另一個電極材料，

在所述兩個電極之間注入含碘化鉀的電解液，封裝形成所述的多孔納米硅太陽能化學電池。

本發明所述的多孔納米硅薄膜是以納米硅為基本骨架的多孔半導體薄膜，其厚度在1納米至1000微米之間，其特征在于：具有半導體材料的導電特性，其電阻率在0.002-1000歐姆·厘米之間。

本發明所述的金屬絲網包括但不限于用鉑、金、銅等金屬及其合金制成的金屬絲、金屬圈、金屬棒和金屬網，其特征在于：具有導電能力并作為多孔納米硅化學電池的一個電極；具有讓部分或全部入射光通過的能力。

四、附圖說明

圖1是本發明制備的多孔納米硅化學電池的光生電壓隨光照時間變化關系圖。

圖2是本發明制備的多孔納米硅化學電池間歇式放電時的電壓變化圖。

圖3是本發明制備的多孔納米硅化學電池的電流-電壓曲線圖。

五、具體實施方式

本實施方式中以p型硅為原料制備多孔納米硅、以碘化鉀水溶液作電解液、以鉑金絲網作對電極為例闡釋多孔納米硅化學電池及其制作方法。

選擇單面拋光的p型硅片作為襯底材料，背面蒸鍍一層鋁膜，熱處理形成歐姆接觸后，放在由濃度為40％的氫氟酸和濃度為95％的乙醇按1：1等體積比配制成的電解液中，電流密度為3毫安每平方厘米，通電60分鐘，取出清洗干燥，獲得多孔納米硅薄膜；將所述多孔納米硅薄膜作為工作電極，與濃度為1M的碘化鉀水性電解液接觸，以鉑金絲網作對電極，封裝后制成了多孔納米硅化學電池。圖1為本發明多孔納米硅化學電池的光生電壓隨光照時間的變化關系圖，結果表明多孔納米硅化學電池的光生電壓達到0.6伏特；隨著時間的推移，多孔納米硅化學電池的光生電壓最后穩定在0.25伏特。圖2是本發明制備的多孔納米硅化學電池隨外電路通斷時電壓變化圖；結果表明多孔納米硅化學電池的光生電壓能很好地重復再現。圖3是本發明制備的多孔納米硅化學電池的電流-電壓曲線圖；結果表明多孔納米硅化學電池的光生電流電壓的關系符合電池的電流電壓基本關系。