[發明專利]提高太陽電池電流密度和電池效率的方法及電池結構

有效

• 申請號: 201310127983.0
• 申請日: 2013-04-12
• 公開（公告）號: CN103219401B
• 公開（公告）日: 2016-11-16
• 發明（設計）人: 劉生忠;馬強;朱學杰;任小東;張豆豆;李燦
• 申請（專利權）人: 陜西師范大學;中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: H01L31/0224
• 分類號: H01L31/0224
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

1.一種提高太陽電池電流密度和電池效率的方法，其特征在于，通過在電池表面上設有一層由納米微碳結構、金屬微納米顆粒或透明導電薄膜的至少一種或多種組成的組合結構，增強電池的光利用效率；所述組合結構直接制備在電池上表面，或者將其制備到一個獨立的結構上，然后將該結構放置在電池上方。

2.根據權利要求1所述的一種提高太陽電池電流密度和電池效率的方法，其特征在于，所述納米微碳結構是指：尺寸在1nm～100nm之間，單層或多層的片狀或層狀碳結構、單壁或多壁的碳結構、由數量不等的碳原子組成的球形、管狀、棒狀、線狀、條狀、花狀、片狀、層狀、齒狀或須狀的碳結構。

3.根據權利要求1所述的一種提高太陽電池電流密度和電池效率的方法，其特征在于，所述金屬微納米顆粒是指：尺寸在10nm～500nm之間，元素周期表中的主族元素:IA、IIA、IIIA、IVA、副族和鑭系和錒系金屬元素的一種或多種的組合。

4.根據權利要求1所述的一種提高太陽電池電流密度和電池效率的方法，其特征在于，所述的透明導電薄膜是指：透光率大于70%，電阻率在10^-5Ω·cm數量級的薄膜。

5.根據權利要求1所述的一種提高太陽電池電流密度和電池效率的方法，其特征在于，所述納米微碳結構、金屬微納米顆粒和透明導電薄膜的組合結構的制備具體為：在金屬鹽和/或絡合劑溶液中加入含有納米微碳結構和金屬微納米顆粒的“懸濁液”，室溫干燥后在襯底上得到一層薄膜；

所述金屬鹽為無機鹽或有機鹽中的一種或多種混合物；所述的金屬鹽原料溶液為水溶液，濃度為0.00001～10M；

所述的絡合劑溶液為水溶液，濃度為0.00001～10M；

所述含有納米微碳結構的“懸濁液”為水溶液，濃度為0.00001～10mg/mL；

其中反應溫度為10～250℃，由10℃以0.01～50℃/min的速率升溫至250℃，反應時間為：30min～120hrs；所述的溶液的pH值為4.5～8.5；所述的襯底選自浮法玻璃、表面處理的浮法玻璃、ITO、FTO、電池中的一種。

6.根據權利要求5所述的一種提高太陽電池電流密度和電池效率的方法，其特征在于，所述的金屬鹽是以下任意一種或幾種的組合：

硝酸鹽、亞硝酸鹽、硫酸鹽、亞硫酸鹽、硫代硫酸鹽、碳酸鹽、碳酸氫鹽、酸式鹽、堿式鹽、磷酸鹽、亞磷酸鹽、磷酸一氫鹽、磷酸二氫鹽、磷酸氫二鹽、硫化物、氯化物、溴化物、氟化物、碘化物、甲酸鹽、乙酸鹽、檸檬酸鹽，水楊酸鹽、磺酸鹽。

7.根據權利要求5所述的一種提高太陽電池電流密度和電池效率的方法，其特征在于，所述的納米微碳結構為以下任意一種或幾種的組合：

石墨，膨脹型石墨，鱗片型石墨，石墨烯，氧化石墨烯，部分氧化的石墨烯，還原石墨烯，部分還原的石墨烯，帶有官能團的石墨烯，表面帶有負電荷的石墨烯，表面帶有正電荷的石墨烯，單壁、雙壁、多壁碳納米管，C₆₀、C₇₀、C₈₄……C₂₄₀、C₅₄₀富勒烯。

8.根據權利要求5所述的一種提高太陽電池電流密度和電池效率的方法，其特征在于，所述的金屬微納米顆粒是IA、IIA、IIIA、IVA、副族和鑭系和錒系金屬元素中的任何一種或多種的組合。

9.根據權利要求5所述的一種提高太陽電池電流密度和電池效率的方法，其特征在于，所述的絡合劑溶液為水溶液，用烏洛托品、蔗糖、乳糖、葡萄糖、EDTA、DMF、PVP、乙二醇、聚乙二醇、十二烷基硫酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨、尿素的一種或二種或幾種的組合代替該絡合劑。

10.一種太陽電池結構，包括太陽電池主體，其特征在于，在太陽電池主體的透明導電薄膜上設置有一層納米微碳結構、金屬微納米顆粒和透明導電薄膜的組合結構。