[發(fā)明專利]硫化鎘/硅納米孔柱太陽(yáng)能電池及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711038219.0
• 申請(qǐng)日: 2017-10-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107833932B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 閆玲玲;蔡紅新;陳亮;侯秀芳;王永強(qiáng);楊鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L31/028
• 分類號(hào): H01L31/028;H01L31/0296;H01L31/074;H01L31/18;B82Y30/00
• 代理公司: 北京超凡志成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11371
• 代理人: 魏彥

本發(fā)明提供了一種硫化鎘/硅納米孔柱太陽(yáng)能電池及其制備方法，涉及太陽(yáng)能電池技術(shù)領(lǐng)域，該硫化鎘/硅納米孔柱太陽(yáng)能電池的制備方法包括用兩步法在納米孔柱硅片表面制備硫化鎘納米薄膜的步驟，利用該制備方法能夠緩解現(xiàn)有硫化鎘納米薄膜均勻性和致密性差、電學(xué)性能不佳以及電池串聯(lián)電阻過(guò)高等技術(shù)問(wèn)題，達(dá)到提高硫化鎘納米薄膜結(jié)晶度、降低電池串聯(lián)電阻和改善太陽(yáng)能電池光伏性能的技術(shù)效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太陽(yáng)能電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種硫化鎘/硅納米孔柱太陽(yáng)能電池及其制備方法。

背景技術(shù)

太陽(yáng)能作為一種可再生能源，具有清潔、豐富、安全等諸多優(yōu)點(diǎn)。對(duì)太陽(yáng)能的合理開(kāi)發(fā)和利用，很可能會(huì)在解決能源危機(jī)、遏制氣候惡化和維持人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展等關(guān)鍵進(jìn)程中起重要作用。然而目前市場(chǎng)上以技術(shù)成熟的硅基太陽(yáng)能電池為主的光伏器件往往存在光電轉(zhuǎn)換效率較低、制造成本較高等缺點(diǎn)，使其成為能源的主要組成部分仍有很大的難度。如何能顯著提高太陽(yáng)能電池的光轉(zhuǎn)換效率，是一個(gè)富有挑戰(zhàn)的科學(xué)和技術(shù)問(wèn)題，也具有重要的意義。隨著納米技術(shù)的日新月異，各種新結(jié)構(gòu)、新模型被廣泛應(yīng)用于太陽(yáng)能電池，在降低電池生產(chǎn)成本的同時(shí)也顯著提高電池的光電轉(zhuǎn)換效率，為低成本高效率太陽(yáng)能電池的制備提供一種新的途徑。

目前，新型太陽(yáng)能電池主要向著薄膜化、疊層化以及新型太陽(yáng)能電池等方向發(fā)展。如將納米材料用于太陽(yáng)能電池，可以顯著的增加光生載流子的擴(kuò)散長(zhǎng)度，降低載流子湮滅幾率,從而極大地提高光電轉(zhuǎn)換效率。其中，硫化鎘太陽(yáng)能電池具有高轉(zhuǎn)換效率，高耐熱性及強(qiáng)抗輻射能力等優(yōu)點(diǎn)，成為新型太陽(yáng)能電池的重要研究方向。

目前，在硅片上沉積硫化鎘制備得到的太陽(yáng)能電池，由于硫化鎘納米薄膜均勻性和致密性差，電學(xué)性能不佳導(dǎo)致其電流輸出特性差，從而影響太陽(yáng)能電池的使用性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的第一目的在于提供一種硫化鎘/硅納米孔柱太陽(yáng)能電池的制備方法，以緩解利用現(xiàn)有方法制備得到的硫化鎘納米薄膜均勻性和致密性差，電學(xué)性能不佳的技術(shù)問(wèn)題。

本發(fā)明的第二目的在于提供一種硫化鎘/硅納米孔柱太陽(yáng)能電池，該太陽(yáng)能電池中的硫化鎘納米薄膜具有結(jié)晶度高，均勻性、致密性和電性能較好的優(yōu)點(diǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，特采用以下技術(shù)方案：

一種硫化鎘/硅納米孔柱太陽(yáng)能電池的制備方法，包括用兩步法在納米孔柱硅片表面制備硫化鎘納米薄膜的步驟。

進(jìn)一步的，所述兩步法包括先在48-52℃范圍內(nèi)生長(zhǎng)硫化鎘納米薄膜，然后再在67-73℃范圍內(nèi)繼續(xù)生長(zhǎng)硫化鎘納米薄膜。

進(jìn)一步的，所述硫化鎘納米薄膜為硼摻雜硫化鎘納米薄膜；

優(yōu)選地，所述硼摻雜硫化鎘納米薄膜中硼元素與鎘元素的摩爾比為(0.001-0.1):1。

進(jìn)一步的，所述兩步法制備硼摻雜硫化鎘納米薄膜包括以下步驟：

步驟a)：將醋酸鎘和硼酸溶于去離子水中形成溶液A；將硫脲溶于去離子水中形成溶液B；先將溶液A與氨水混合加熱至42-46℃，再與溶液B混合，并加熱至48-52℃，得到反應(yīng)溶液；

步驟b)：將納米孔柱硅片置于反應(yīng)溶液中進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)溫度48-52℃，反應(yīng)15-25min，反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行清洗；

步驟c)：將步驟b)中經(jīng)清洗后的納米孔柱硅片再次置于反應(yīng)溶液中進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)溫度為67-73℃，反應(yīng)時(shí)間為15-25min，，反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行清洗；

步驟d)：將步驟c)中經(jīng)清洗后的納米孔柱硅片在0.022-0.028mol/L的醋酸鎘溶液中浸泡13-20min，取出后置于氮?dú)鈿夥罩羞M(jìn)行退火處理，即在納米孔柱硅片兩表面制備得到硼摻雜硫化鎘納米薄膜，得到具有硼摻雜硫化鎘/硅納米孔柱異質(zhì)結(jié)的硅片；