[發(fā)明專利]制備鋁納米結(jié)構(gòu)陣列的方法、三維太陽(yáng)能電池和光伏電池

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210338481.8
• 申請(qǐng)日: 2012-09-13
• 公開（公告）號(hào): CN103000754A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 范智勇;于睿
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 香港科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L31/18
• 分類號(hào): H01L31/18;H01L31/20;H01L31/0216
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11112
• 代理人: 丁業(yè)平;金小芳

相關(guān)申請(qǐng)

本申請(qǐng)要求于2011年9月16日提交的、題為“自組裝三維鋁納米釘陣列及其在有效光吸收和光伏電池領(lǐng)域的應(yīng)用”的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)61/573,153的優(yōu)先權(quán)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明大體上涉及一種三維鋁納米結(jié)構(gòu)陣列的制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

納米結(jié)構(gòu)材料在減反射涂層和太陽(yáng)能電池方面有廣闊的應(yīng)用前景。三維納米結(jié)構(gòu)材料，例如納米管、納米棒、納米柱、納米錐、納米圓頂、納米線等因其較大表面積在減反射涂層方面非常具有吸引力。相對(duì)于二維織構(gòu)基底的表面結(jié)構(gòu)，三維納米結(jié)構(gòu)材料較大的表面積可以促進(jìn)寬帶以及更有效的光吸收。

制備三維納米結(jié)構(gòu)材料的方法包含各種由上至下以及由下至上的方法，例如氣液固生長(zhǎng)法、光刻法、納米轉(zhuǎn)移印刷法、以及毛細(xì)微模塑法。盡管三維納米結(jié)構(gòu)材料已被證實(shí)在促進(jìn)寬帶吸收以及陷光方面非常有效，這些由上至下和由下至上的方法仍顯得昂貴、復(fù)雜、可控性和規(guī)模化較差。若將三維納米結(jié)構(gòu)材料用作太陽(yáng)能電池的減反射涂層或減反射模板，這些由上至下和由下至上方法的高成本、復(fù)雜、可控性以及規(guī)模化較差等缺點(diǎn)將限制三維納米結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用。

以上所述的背景僅僅對(duì)于三維納米結(jié)構(gòu)材料的合成及其在減反射涂層方面的應(yīng)用進(jìn)行了概述，并不深入透徹。對(duì)以下詳細(xì)描述中的一個(gè)或多個(gè)各類實(shí)施例的評(píng)論將使本文更加清楚。

發(fā)明內(nèi)容

下文給出關(guān)于說明書中幾點(diǎn)基本理解的簡(jiǎn)要總結(jié)。本總結(jié)不是說明書的全面概述，也不是要明確說明書中的關(guān)鍵因素或描述說明書中具體實(shí)施例的范圍或聲明的范圍。唯一目的是作為后面更詳盡描述的開頭，以一種簡(jiǎn)單的形式來(lái)展示說明書中某些概念。

本發(fā)明的內(nèi)容包括：

1）一種在鋁基底上制備三維鋁納米結(jié)構(gòu)陣列的方法，包括：對(duì)所述鋁基底進(jìn)行陽(yáng)極氧化；在所述鋁基底上形成氧化層；將所述鋁基底織構(gòu)化；從所述鋁基底上刻蝕掉所述氧化層以暴露出所述經(jīng)織構(gòu)化的鋁基底；以及在所述鋁基底上形成三維鋁納米結(jié)構(gòu)陣列。

2）如上述第1）項(xiàng)所述的制備方法，還包括：在所述三維鋁納米結(jié)構(gòu)陣列上涂覆光吸收材料。

3）如上述第1）或第2）項(xiàng)所述的制備方法，其中所述涂覆進(jìn)一步包括：用碲化鎘或非晶硅中的至少一種涂覆所述三維鋁納米結(jié)構(gòu)陣列。

4）如上述第1）至3）中任意一項(xiàng)所述的制備方法，其中所述涂覆進(jìn)一步包括：用薄層光吸收材料涂覆所述三維鋁納米結(jié)構(gòu)陣列。

5）如上述第1）至4）中任意一項(xiàng)所述的制備方法，其中所述陽(yáng)極氧化還包括：在電壓為100V至1000V之間對(duì)所述鋁基底進(jìn)行陽(yáng)極氧化。

6）如上述第1）至5）中任意一項(xiàng)所述的制備方法，其中所述陽(yáng)極氧化還包括：采用含有檸檬酸和乙二醇的電解液對(duì)所述鋁基底進(jìn)行陽(yáng)極氧化。

7）如上述第1）至6）中任意一項(xiàng)所述的制備方法，其中所述檸檬酸的濃度為1重量%至4重量%。

8）如上述第1）至7）中任意一項(xiàng)所述的制備方法，其中所述刻蝕還包括：采用含有磷酸和鉻酸的混合物，以從所述鋁基底上刻蝕掉所述氧化層。

9）如上述第1）至8）中任意一項(xiàng)所述的制備方法，其中所述磷酸的濃度為0.1重量%至0.2重量%，所述鉻酸的濃度為4重量%至6重量%。

10）如上述第1）至9）中任意一項(xiàng)所述的制備方法，其中所述形成三維鋁納米結(jié)構(gòu)陣列進(jìn)一步包括形成納米釘陣列、凹面陣列或納米柱陣列。

11）如上述第1）至10）中任意一項(xiàng)所述的制備方法，其中所述形成三維鋁納米結(jié)構(gòu)陣列進(jìn)一步包括形成自組裝三維鋁納米釘陣列，該自組裝三維鋁納米釘陣列的高度小于或等于5μm、間距小于或等于1.3μm。

12）一種三維太陽(yáng)能電池，包括：

在薄膜鋁基底上形成的三維鋁納米結(jié)構(gòu)陣列；以及

涂覆于所述三維鋁納米結(jié)構(gòu)陣列上的光吸收材料。

13）如上述第12）項(xiàng)所述的三維太陽(yáng)能電池，其中所述光吸收材料為涂覆在所述三維鋁納米結(jié)構(gòu)陣列上的薄膜。

14）如上述第12）或第13）項(xiàng)所述的三維太陽(yáng)能電池，其中所述光吸收材料包含碲化鎘或非晶硅中的至少一種。

15）如上述第12）至14）中任意一項(xiàng)所述的三維太陽(yáng)能電池，其中所述三維鋁納米結(jié)構(gòu)陣列為納米釘陣列、凹面陣列或納米柱陣列。

16）如上述第12）至15）中任意一項(xiàng)所述的三維太陽(yáng)能電池，其中所述三維鋁納米結(jié)構(gòu)陣列是通過陽(yáng)極氧化和刻蝕過程在薄膜鋁基底上形成的。

17）一種光伏電池，包括：