[發明專利]導電玻璃、其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201210562797.5
• 申請日: 2012-12-21
• 公開（公告）號: CN103030306A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 韓元鋒;汪遠昊
• 申請（專利權）人: 延邊萬業隆新能源科技開發有限公司
• 主分類號: C03C17/34
• 分類號: C03C17/34;H01L31/0224
• 代理公司: 深圳中一專利商標事務所 44237
• 代理人: 張全文

技術領域

本發明屬于太陽能領域，尤其涉及一種導電玻璃、其制備方法和應用。

背景技術

進入二十一世紀以來，隨著化石能源的日益枯竭，傳統能源的價格大幅飆升，嚴重制約了全球經濟的快速發展。光伏發電作為一種全新的可再生能源技術，目前正逐步替代先用的一次能源，且可望在未來的100年內成為主流的能源供給方式。然而當前，對于以晶體硅太陽電池為代表的第一代光伏太陽電池技術，由于其對原材料的用量較大，導致制作成本依舊較高，在沒有政府資助的情況下，投資回報期通常大于10年以上，因此難以得到大規模普及。而以非晶硅電池為代表的光伏薄膜電池，即所謂的第二代光伏太陽電池技術，由于其采用沉積鍍膜的方式，因此可以大幅減少對原材料的消耗（通常僅為晶體硅電池的1/200），目前正廣泛受到科研界及產業界的關注。

然而對于光伏薄膜電池來說，目前其市場份額依舊較低，不足20%。這主要是因為光伏薄膜電池的轉換效率不高，導致相同裝機容量的情況下占地面積較大，因此制約了其應用范圍。而導致轉換效率不高的核心問題在于薄膜電池光活性層當中較低的載流子收集效率。眾所周知，由于光伏薄膜電池采用了諸如化學氣相沉積、磁控濺射、真空蒸鍍等獨特的鍍膜工藝在透明導電玻璃表面鍍膜，而非一代光伏電池所采用的鑄造工藝，因此光活性層當中原子的分布排列不規則，缺陷較多，光生電子空穴對（即光生載流子）的傳遞速度較慢，致使復合效應明顯，因此電子收集效率較晶體硅太陽電池要低。為了提高光伏薄膜電池的電子收集效率，一種可行的方案是在透明導電玻璃表面制備導電性優越的縱向納米線陣列結構，這樣光生載流子可以借助于導電性卓越的一維納米線來傳導至基底，減少了傳輸路徑，縮短了傳輸時間，從而降低了被復合的概率。因此總的光電轉換效率可以得到進一步提高。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種導電玻璃，解決現有技術中太陽能電池的導電玻璃光電效率低的技術問題。

本發明是這樣實現的，一種導電玻璃，包括層疊結合的玻璃基底層、導電膜層，在該導電膜層外表面生長有二氧化鈦納米線陣列，該二氧化鈦納米線陣列中摻雜有正三價的鈦離子。

上述導電玻璃制備方法，包括如下步驟：

將導電玻璃置于含有鈦化合物的水溶液中5-24小時，惰性氣體吹干后于450-520℃條件下煅燒1-5小時，得到第一中間體，該鈦化合物選自硫酸鈦、三氯化鈦、四氯化鈦、異丁醇鈦、正丁醇鈦、硫酸氧鈦、丁胺基鈦、四乙胺基鈦、四丙胺基鈦或鈦酸四丁酯中的一種或多種，該導電玻璃包括層疊結合的玻璃基底層和導電層；

將該第一中間體以導電層朝上的方式置于由水、脂肪酸及鈦源組成的混合溶液中，在150-200℃條件下反應5-24小時，得到第二中間體，該鈦源選自硫酸鈦、三氯化鈦、四氯化鈦、異丁醇鈦、正丁醇鈦、硫酸氧鈦、丁胺基鈦、四乙胺基鈦、四丙胺基鈦或鈦酸四丁酯中的一種或者多種；

將該第二中間體置于酸性水溶液中，以該第二中間體為陰極，以石墨電極為陽極，在5-30伏條件下通電10-120秒，得到導電玻璃。

本發明進一步提供上述導電玻璃在太陽能電池中的應用。

本發明導電玻璃，通過二氧化鈦納米線陣列層及摻雜與該陣列層中的正三價鈦離子，二氧化鈦納米線穿插于光活性層當中，可以起到加速收集載流子的作用，避免了光生載流子的再復合效應。導電玻璃，制作工藝簡單，穩定性高，成本低，可以提高光伏薄膜電池的光電轉化效率,并且制備過程無污染，適合大面積產業化生產。

附圖說明

圖1是本發明實施例導電玻璃制備方法各步驟得到的產品結構示意圖；

圖2是本發明實施例制備的導電玻璃結構示意圖；

圖3是本發明實施例的導電玻璃的光電轉換效率圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

本發明實施例提供一種導電玻璃，包括層疊結合的玻璃基底層、導電膜層和在該導電膜層外表面（即導電膜層的與玻璃基底層結合面相對的表面）上還生長有二氧化鈦納米線陣列，該二氧化鈦納米線陣列中摻雜有正三價的鈦離子。