[發明專利]一種等離激元共振太陽能電池的制備方法

在審

• 申請號: 201310630421.8
• 申請日: 2013-12-02
• 公開（公告）號: CN104681661A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發明（設計）人: 譚秀航
• 申請（專利權）人: 青島事百嘉電子科技有限公司
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L31/073
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發明提供了一種等離激元共振太陽能電池CdS/Au?NP/CdTe太陽能電池的制備方法。

背景技術

電池經歷了三代。CdS/CdTe薄膜太陽能電池是第二代太陽能電池，它不僅具有可見光響應系數高、對弱光響應好，而且制備技術簡單、成本相對較低。但據有關研究報道18%的光電轉化效率已經是CdS/CdTe薄膜太陽能電池的極限，但相對人們對能量的需求而言效率仍然很低，而且它的性能并不穩定，隨著溫度等有關因素的變化而發生改變。本文把等離子共振技術應用到CdS/CdTe薄膜太陽能電池中形成第三代等離激元共振太陽能電池CdS/Au?NP/CdTe太陽能電池。是一種新型理想的太陽能電池。

發明內容

本發明的目的就是針對現有研究不足，提供一種等離激元共振太陽能電池CdS/Au?NP/CdTe太陽能電池的制備方法。

其技術方案是：采本文是將Au納米顆粒制備在CdS/CdTe?薄膜太陽能電池中間，形成CdS/Au?NP/CdTe?等離激元共振太陽能電池，電池厚度1-2?微米，這種太陽能電池可以制備在價格比較便宜的玻璃、塑料、陶瓷等基底上。

本發明的特點是CdS/AuNP/CdTe等離激元共振太陽能電池的對可見光響應系數高，金納米粒子的等離子共振峰也主要是在可見光譜區，局域等離子共振將會使太陽能電池的近場吸收和遠場散射增強，增加電池的光電轉換率，為新能源研究開辟新的領域。

具體實施方式

1、CdS?納米薄膜的制備

先將30?ml?0.04?mol/l?的乙酸鎘，30?ml?0.04?mol/l?的乙酸銨加入150?ml?的大口燒杯中混合均勻,?然后邊攪動邊把26?ml?1?mol/l?的氨水加入其中，再攪動幾分鐘，得到均勻的溶液，再把20?ml?0.05?mol/l?的硫脲加入混合溶液中得到反應液。把裝有反應液的大口燒杯放入恒溫水箱中，溫度控制在80?0C?左右，沉淀時間選折40~90?分鐘。

2、Au?納米顆粒的制備

真空磁控陰極濺射法：真空磁控陰極濺射是用金做陰極靶材，先抽真空，當真空度達到某一范圍時，在金靶上通以負高壓，將發生輝光放電而產生等離子體，高速運動的等離子體碰撞濺射氣體使其電離，從而帶正電的離子向陰極金靶運動轟擊金靶而使其發射金原子，金原子最后沉淀在基底上形成薄膜，經過退火后，將會形成大小均勻的類球形納米顆粒。

3、CdTe?納米薄膜的制備

CdTe是直接帶隙p型半導體，禁帶寬度為1.45eV，用濃硫酸和去離子水配置出1≤PH≤3?的酸性溶液500ml，將1?g的TeO₂緩慢加入其中，邊加入邊攪拌，加入完成并靜置一段時間后得到的是TeO₂飽和溶液。取?140?ml?TeO₂飽和溶液加入?150?ml的反應杯中，再向反應杯中加入10?g的硫酸鎘（CdSO₄）粉末，放入磁子。將反應杯放入水浴燒杯中，再把水浴燒杯放置在恒溫磁力攪拌器上，調節恒溫磁力攪拌器溫度到80?攝氏度，調節轉速均勻電解液表面不出現漩渦。當溫度達到80?攝氏度且溶液均勻后，將陽極電極和陰極襯底置入其中，加以恒流源，恒流源的電流要保證恒定電流密度為0.1?mA/cm2。反應時間一般5~30?分鐘。

4、CdS/Au?NP/CdTe?等離基元共振太陽能電池的制備

以CdTe/Au?NP為襯底，在其上水浴法用由乙酸鎘溶液、乙酸銨溶液、氨水溶液和硫脲溶液配制的反應液制備制備一層硫化鎘納米薄膜。溫度控制在80?攝氏度，CdTe/AuNP?靜置懸吊其中時，切記溶液不能沒過CdTe/Au?NP?樣品，防止CdTe/Au?NP完全被覆蓋。一個小時后得到CdS/Au?NP/CdTe?太陽能薄膜電池樣品，用去離子水清洗干凈，由真空干燥箱干燥。

CdS/Au?NP/CdTe?太陽能薄膜電池的三層結構，最上面一層是硫化鎘納米薄膜，中間一層是離散分布的金納米粒子，底層是碲化鎘納米薄膜，最下面的氧化銦錫導電玻璃。三層結構很清晰，薄膜很致密均勻。

另外，本發明創造不意味著說明書所局限，在沒有脫離設計宗旨的前提下可以有所變化。