一种太阳能电池表面吸收增强层的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种太阳能电池表面吸收增强层的制备方法，属于太阳能电池技术领域。针对二氧化钛光量子效率低的问题，本发明专利技术提供了一种太阳能电池表面吸收增强层的制备方法，本发明专利技术通过配置聚苯乙烯纳米微球乳液制得蛋白石结构薄膜，并以其为模板将二氧化钛渗透入蛋白石结构薄膜中，经烧结去除蛋白石结构薄膜，制得反蛋白石结构二氧化钛薄膜，再将银纳米粒子沉积在反蛋白石结构二氧化钛薄膜的缝隙中，利用银纳米粒子有效抑制电子空穴复合作用和提高光吸收增强效果，最后用四氯化钛溶液处理，在薄膜表面形成特殊的网状纳米多孔结构，提高电子的迁移率和延长电子寿命，制得太阳能电池表面吸收增强层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种太阳能电池表面吸收增强层的制备方法，属于太阳能电池

技术介绍
能源是人类社会发展进步的原动力。当前社会的进步和科技的飞速发展在大幅提高人们生活质量的同时，也引发了日益突出的能源和环境问题。太阳能具有清洁、储量丰富及无地域局限的特点。而且太阳辐射的能量足以满足人类对能量的全部需求，通过光伏效应实现太阳能向电能的转换是太阳能利用的重要途径。在此领域中，由于太阳能电池的简便易装、利用率高的特性，它受到越来越多的关注。二氧化钛由于具有化学性质稳定、抗光腐蚀、无毒和低成本以及光催化活性高等特点而备受人们关注。半导体二氧化钛是一种重要的光催化剂，被广泛的应用于光催化降解有机污染物、太阳能电池、气敏传感器、光解水制氢等。带隙为3.2eV的锐钛矿型二氧化钛因资源丰富、安全无毒、光电性能好、转换效率高以及制作简单等优点，成为太阳能电池研究的核心。但是，二氧化钛的禁带宽度较大，只能吸收紫外光，而紫外光在太阳光中的含量较少，仅有3%~5%，且二氧化钛光量子效率最多不高于28%，故太阳能利用率仅在1%左右；此外，二氧化钛在光激发下生成的自由电子很容易与正的空穴再复合，导致光量子效率很低，这极大地限制了二氧化钛的应用范围。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题：针对二氧化钛光量子效率低的问题，本专利技术提供了一种太阳能电池表面吸收增强层的制备方法，本专利技术通过配置聚苯乙烯纳米微球乳液制得蛋白石结构薄膜，并以其为模板将二氧化钛渗透入蛋白石结构薄膜中，经烧结去除蛋白石结构薄膜，制得反蛋白石结构二氧化钛薄膜，再将银纳米粒子沉积在反蛋白石结构二氧化钛薄膜的缝隙中，利用银纳米粒子有效抑制电子空穴复合作用和提高光吸收增强效果，最后用四氯化钛溶液处理，在薄膜表面形成特殊的网状纳米多孔结构，提高电子的迁移率和延长电子寿命，制得太阳能电池表面吸收增强层。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：（1）称取1~2g聚乙烯吡咯烷酮加入200~300mL质量分数为70%乙醇溶液中，以300~400r/min搅拌至聚乙烯吡咯烷酮完全溶解，加入10~15mL苯乙烯单体，1~2g偶氮二异丁氰，继续搅拌10~15min，在氮气氛围下，加热至70~80℃，反应4~6h后，将反应液装入离心机中，以1000~2000r/min离心分离，得聚苯乙烯纳米微球；（2）用无水乙醇和去离子水分别洗涤上述聚苯乙烯纳米微球1~3次，并将其过200目筛，将过筛后的聚苯乙烯纳米微球置于冷冻干燥箱中冻干，称取0.03~0.05g干燥后的聚苯乙烯纳米微球加入300~500mL去离子水中，用300W超声波超声分散15~20min，得聚苯乙烯乳液，将20cm×10cm大小的FTO导电玻璃垂直浸入乳液中，并在40~50℃干燥箱中干燥20~24h，取出导电玻璃，得覆蛋白石膜导电玻璃，备用；（3）称取18~20g钛酸四丁酯，与27~30mL质量分数为15%乙酸乙醇溶液混合，加入190~195mL质量分数为98%乙醇溶液中，在30~35℃下，以400~500r/min搅拌30~40min，加入180~200mL无水乙醇，得透明溶胶；（4）将上述步骤（2）制备的覆蛋白石膜导电玻璃，置于80~85℃干燥箱中加热15~20min后，浸泡在上述透明溶胶中1~2min，取出导电玻璃置于50~55℃真空干燥箱中干燥1~2h，再将导电玻璃浸泡在透明溶胶中，重复浸泡干燥操作3~5次，将覆膜导电玻璃置于煅烧炉中，在500~550℃下烧结2~3h，冷却至室温，取出，得覆反蛋白石结构二氧化钛薄膜导电玻璃；（5）将上述覆反蛋白石结构二氧化钛薄膜导电玻璃浸泡在100~200mL质量浓度为20%硝酸银溶液中，加入20~30mL质量浓度为10%甲醛溶液，并用质量浓度为17％氨水调节混合液pH为8.0~9.0，在遮光情况下，反应15~20min，取出覆膜导电玻璃，再将其浸泡在200~300mL摩尔浓度为0.1mol/L四氯化钛溶液中20~24h，取出覆膜导电玻璃，置于煅烧炉中，在500~550℃下煅烧20~30min，得太阳能电池表面吸收增强层。用本专利技术制备的太阳能电池表面吸收增强层组装的太阳能电池，光学增强效果为18~20%，光电转换率提高3~4%，太阳能电池使用寿命提高2~3年。本专利技术的有益技术效果是：（1）本专利技术制备的太阳能电池表面吸收增强层光吸收增强效果好，有效提高电池光电转换率；（2）本专利技术制备的太阳能电池表面吸收增强层，能有效抑制电子空穴复合作用并延长太阳能电池的使用寿命。具体实施方式称取1~2g聚乙烯吡咯烷酮加入200~300mL质量分数为70%乙醇溶液中，以300~400r/min搅拌至聚乙烯吡咯烷酮完全溶解，加入10~15mL苯乙烯单体，1~2g偶氮二异丁氰，继续搅拌10~15min，在氮气氛围下，加热至70~80℃，反应4~6h后，将反应液装入离心机中，以1000~2000r/min离心分离，得聚苯乙烯纳米微球；用无水乙醇和去离子水分别洗涤上述聚苯乙烯纳米微球1~3次，并将其过200目筛，将过筛后的聚苯乙烯纳米微球置于冷冻干燥箱中冻干，称取0.03~0.05g干燥后的聚苯乙烯纳米微球加入300~500mL去离子水中，用300W超声波超声分散15~20min，得聚苯乙烯乳液，将20cm×10cm大小的FTO导电玻璃垂直浸入乳液中，并在40~50℃干燥箱中干燥20~24h，取出导电玻璃，得覆蛋白石膜导电玻璃；称取18~20g钛酸四丁酯，与27~30mL质量分数为15%乙酸乙醇溶液混合，加入190~195mL质量分数为98%乙醇溶液中，在30~35℃下，以400~500r/min搅拌30~40min，加入180~200mL无水乙醇，得透明溶胶；将上述覆蛋白石膜导电玻璃，置于80~85℃干燥箱中加热15~20min后，浸泡在上述透明溶胶中1~2min，取出导电玻璃置于50~55℃真空干燥箱中干燥1~2h，再将导电玻璃浸泡在透明溶胶中，重复浸泡干燥操作3~5次，将覆膜导电玻璃置于煅烧炉中，在500~550℃下烧结2~3h，冷却至室温，取出，得覆反蛋白石结构二氧化钛薄膜导电玻璃；将上述覆反蛋白石结构二氧化钛薄膜导电玻璃浸泡在100~200mL质量浓度为20%硝酸银溶液中，加入20~30mL质量浓度为10%甲醛溶液，并用质量浓度为17％氨水调节混合液pH为8.0~9.0，在遮光情况下，反应15~20min，取出覆膜导电玻璃，再将其浸泡在200~300mL摩尔浓度为0.1mol/L四氯化钛溶液中20~24h，取出覆膜导电玻璃，置于煅烧炉中，在500~550℃下煅烧20~30min，得太阳能电池表面吸收增强层。实例1称取1g聚乙烯吡咯烷酮加入200mL质量分数为70%乙醇溶液中，以300r/min搅拌至聚乙烯吡咯烷酮完全溶解，加入10mL苯乙烯单体，1g偶氮二异丁氰，继续搅拌10min，在氮气氛围下，加热至70℃，反应4h后，将反应液装入离心机中，以1000r/min离心分离，得聚苯乙烯纳米微球；用无水乙醇和去离子水分别洗涤上述聚苯乙烯纳米微球1次，并将其过200目筛，将过筛后的聚苯乙烯纳米微球置于冷冻干燥箱中冻干，称取0.03g干燥后的聚苯乙烯纳米微球加入300mL去离子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能电池表面吸收增强层的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）称取1~2g聚乙烯吡咯烷酮加入200~300mL质量分数为70%乙醇溶液中，以300~400r/min搅拌至聚乙烯吡咯烷酮完全溶解，加入10~15mL苯乙烯单体，1~2g偶氮二异丁氰，继续搅拌10~15min，在氮气氛围下，加热至70~80℃，反应4~6h后，将反应液装入离心机中，以1000~2000r/min离心分离，得聚苯乙烯纳米微球；（2）用无水乙醇和去离子水分别洗涤上述聚苯乙烯纳米微球1~3次，并将其过200目筛，将过筛后的聚苯乙烯纳米微球置于冷冻干燥箱中冻干，称取0.03~0.05g干燥后的聚苯乙烯纳米微球加入300~500mL去离子水中，用300W超声波超声分散15~20min，得聚苯乙烯乳液，将20cm×10cm大小的FTO导电玻璃垂直浸入乳液中，并在40~50℃干燥箱中干燥20~24h，取出导电玻璃，得覆蛋白石膜导电玻璃，备用；（3）称取18~20g钛酸四丁酯，与27~30mL质量分数为15%乙酸乙醇溶液混合，加入190~195mL质量分数为98%乙醇溶液中，在30~35℃下，以400~500r/min搅拌30~40min，加入180~200mL无水乙醇，得透明溶胶；（4）将上述步骤（2）制备的覆蛋白石膜导电玻璃，置于80~85℃干燥箱中加热15~20min后，浸泡在上述透明溶胶中1~2min，取出导电玻璃置于50~55℃真空干燥箱中干燥1~2h，再将导电玻璃浸泡在透明溶胶中，重复浸泡干燥操作3~5次，将覆膜导电玻璃置于煅烧炉中，在500~550℃下烧结2~3h，冷却至室温，取出，得覆反蛋白石结构二氧化钛薄膜导电玻璃；（5）将上述覆反蛋白石结构二氧化钛薄膜导电玻璃浸泡在100~200mL质量浓度为20%硝酸银溶液中，加入20~30mL质量浓度为10%甲醛溶液，并用质量浓度为17％氨水调节混合液pH为8.0~9.0，在遮光情况下，反应15~20min，取出覆膜导电玻璃，再将其浸泡在200~300mL摩尔浓度为0.1mol/L四氯化钛溶液中20~24h，取出覆膜导电玻璃，置于煅烧炉中，在500~550℃下煅烧20~30min，得太阳能电池表面吸收增强层。...

【技术特征摘要】
1.一种太阳能电池表面吸收增强层的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）称取1~2g聚乙烯吡咯烷酮加入200~300mL质量分数为70%乙醇溶液中，以300~400r/min搅拌至聚乙烯吡咯烷酮完全溶解，加入10~15mL苯乙烯单体，1~2g偶氮二异丁氰，继续搅拌10~15min，在氮气氛围下，加热至70~80℃，反应4~6h后，将反应液装入离心机中，以1000~2000r/min离心分离，得聚苯乙烯纳米微球；（2）用无水乙醇和去离子水分别洗涤上述聚苯乙烯纳米微球1~3次，并将其过200目筛，将过筛后的聚苯乙烯纳米微球置于冷冻干燥箱中冻干，称取0.03~0.05g干燥后的聚苯乙烯纳米微球加入300~500mL去离子水中，用300W超声波超声分散15~20min，得聚苯乙烯乳液，将20cm×10cm大小的FTO导电玻璃垂直浸入乳液中，并在40~50℃干燥箱中干燥20~24h，取出导电玻璃，得覆蛋白石膜导电玻璃，备用；（3）称取18~20g钛酸四丁酯，与27~30mL质量分数为15%乙酸乙醇溶液混合，加入190~195mL...

【专利技术属性】
技术研发人员：佟明，王龙，
申请(专利权)人：宁波高智科技咨询服务有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33