纳米链太阳能电池的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有特定取向的纳米链太阳能电池的制备方法。步骤1)制备电极，取基片、围壁，所述围壁包括侧壁、顶壁，在基片的上端面制备下电极，在顶壁的下表面制备上电极；步骤2)制备容器，将围壁固定在基片上，得到密封结构的容器；步骤3)制备磁电性胶体，制备磁性纳米微粒、铁电性溶胶，将磁性纳米微粒加入铁电性溶胶中均匀混合，得到磁电性胶体，将磁电性胶体加入容器中；步骤4)制备纳米链太阳能电池，对容器施加磁场，得到沿着磁场方向的磁性纳米链，施加磁场的同时烘烤容器，直至容器中的磁电性胶体变为凝胶状，然后煅烧容器，燃烧/分解掉容器的围壁后，得到纳米链太阳能电池。

【技术实现步骤摘要】
纳米链太阳能电池的制备方法
本专利技术涉及太阳能电池
，特别是涉及一种纳米链太阳能电池的制备方法。
技术介绍
能源危机是当前世界各国面临的重大难题，开发可再生能源是缓解该问题的有效途径。在众多可再生能源中，太阳能因其具有资源丰富、分布广泛、清洁干净等优点而备受青睐。光伏发电是开发太阳能的一种主要形式，其原理是利用光生伏特效应制成光伏电池，将太阳的光能转换成电能。光伏电池主要分为硅、铜铟硒、砷化镓、碲化镉以及聚合物光伏电池等。现有工业生产的薄膜太阳能电池存在转换效率低、稳定性差、生产成本比较高等缺点。要想改变以上缺点，可以通过提高薄膜的制备工艺和技术参数，或者提高光的利用效率。第一种方法面临研发周期长、成本高、技术困难等问题，因此，提高光的利用效率是提高转换效率的重要手段，显得十分必要。要想提高太阳光的利用率，可以通过提高薄膜对太阳光的吸收率，而增加薄膜的厚度可以做到这点。但是，薄膜厚度越厚，势必会降低太阳能电池的稳定性，同时也会增加光生载流子的复合率，降低转换效率。由于纳米线(纳米链)具有一系列薄膜所不具备的性质，例如其具有对光高的吸收率、低的复合率，此外在纳米线(纳米链)的一端具有较强的电场(类似于针尖附近的电场)，因此对光生载流子具有较高的搜集效率。因此制备出高质量的、具备特定的织构、较低的缺陷、较高的纯度(高的主相比例)的纳米线(纳米链)是提高太阳能电池光电转换效率的有效手段。因此，如何制备出具有特定织构、高纯度的太阳能电池纳米线(纳米链)就显得十分必要。目前纳米线及其制备方法的不足之处：目前制备纳米线的方法主要包水热法，电化学法，溶胶-凝胶法，直接沉淀法，气相沉积法。不管哪种方法，都很难获得具有特定取向的纳米线，而且制备过程比较复杂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有特定取向的纳米链太阳能电池的制备方法。本专利技术的目的是这样实现的：一种纳米链太阳能电池的制备方法，该方法按以下步骤进行：步骤1)制备电极取耐高温材料制成的基片，以及用于覆盖基片的围壁，所述围壁包括侧壁、顶壁，所述围壁的燃烧/分解温度低于铁电材料的燃烧/分解温度，在基片的上端面制备下电极，在顶壁的下表面制备上电极；步骤2)制备容器将围壁固定在基片上，得到密封结构的容器；步骤3)制备磁电性胶体制备磁性纳米微粒、铁电性溶胶，将磁性纳米微粒加入铁电性溶胶中均匀混合，得到磁电性胶体，将磁电性胶体加入容器中；步骤4)制备纳米链太阳能电池对容器施加磁场，得到沿着磁场方向的磁性纳米链，施加磁场的同时烘烤容器，直至容器中的磁电性胶体变为凝胶状，然后煅烧容器，至少燃烧/分解掉容器的围壁顶壁后，得到纳米链太阳能电池。步骤1)中，所述下电极采用脉冲激光沉积法、磁控溅射、溶胶-凝胶法中的一种制备。步骤1)中，所述上电极采用脉冲激光沉积法、溶胶-凝胶法中的一种制备。为了在光照时能够得到较大的光电流，优选地，所述容器的厚度既小于容器长度的1/5，又小于容器宽度的1/5，形成片状结构的容器。为了在较低的温度下燃烧掉围壁，优选地，所述围壁的材料采用塑料。为了便利地将围壁固定在基片上，优选地，步骤2)中，所述围壁粘接固定在基片上。优选地，步骤3)中，所述磁性纳米微粒为CFO纳米微粒，所述铁电性溶胶为BTO溶胶。为了将磁电性胶体加入容器中，优选地，步骤3)中，所述磁电性胶体用注射器注入容器中。为了得到竖直方向的铁电纳米链，优选地，步骤4)中，沿竖直方向施加磁场，得到竖直方向的铁电纳米链。为了方便烧蚀掉围壁，优选地，步骤4)中，磁电性胶体变为凝胶状之后去掉磁场，然后煅烧容器。由于采用了上述技术方案，本专利技术具有如下有益效果：1、制备方法简单，只需要将具有铁电性的微粒分散在一定的基液里面，形成铁电性液体。对铁电液体施加磁场使得铁电微粒形成链状。2、在磁场作用下，具有铁电性的微粒能够发生转动，而且由于在液体中，所以磁场会比较小，由于布朗运动，在磁场下的转向更容易。在固体中需要施加相对较大的电场才能让改变极化方向，电场太大容易造成样品被击穿。3、通过改变磁场的大小、方向、梯度大小，就可以很容易的调控铁电纳米链的长短粗细。4、磁场是非接触的场，具有远程控制的能力，可以使得仪器小型化。集成化。不需要电源，节省能量。附图说明图1为本专利技术实施例步骤2)的示意图；图2为本专利技术实施例步骤3)第3步的示意图；图3为本专利技术实施例步骤4)第1步的示意图；图4为本专利技术实施例步骤4)第2步的示意图；图5为本专利技术实施例步骤4)第3步的示意图；图6为BTO粉末的透射电镜图；图7为光照-不光照下电池结构的I-V曲线；图8为光照及不光照下，短路光电流(将上下电极短路)随着时间的变化。附图中，1为下电极，2为围壁，3为磁性纳米微粒，4为铁电性溶胶，5为纳米链，6为上电极。具体实施方式实施例步骤1)制备电极以脉冲激光沉积法为例，也可以是其它方法，例如磁控溅射、溶胶-凝胶法等。以La0.7Sr0.3MnO3作为下电极为例，也可以采用其它材料，例如导电氧化物ITO,La0.5Sr0.5CoO3等或者金属，Au，Pt，Ag等。首先在SrTiO3基片(当然也可以是其它类型的基片，硅片、玻璃等)分别在丙酮、酒精中用超声波进行清洗，晾干；用砂纸将基片台进行打磨，并清洗干净，将晾干的基片用导热银胶粘在基片台上，然后根据所需要电极的形状、大小、个数用相应的掩膜版挡住基片。晾干后放入腔体中加热台上，开始抽真空。待气压抽到10-4Pa时，开始加热基片台。注意应缓慢加热，一般加热到700℃需要90分钟左右。达到目标温度后，用挡板将基片挡住，并通入所需气体到一定压强。设定激光的能量和频率参数，进行预溅射以去掉La0.7Sr0.3MnO3薄膜(这里以La0.7Sr0.3MnO3：简写为LSMO为例作为测量光伏效应的下电极，也可以选择其他导电薄膜)表面的污物，使薄膜露出新鲜的表面，预溅射时间一般为2～5分钟；预溅射过程中，调整激光光路、靶距等参数，以使羽辉末端与基片台相切。转动基片台及薄膜，并使激光在X、Y方向来回扫描；待温度、气压稳定之后，移开挡板，进行沉积。根据所需的薄膜厚度选择合适的沉积时间，沉积结束之后，按照需要充入一定的气体并缓慢降温。取用于覆盖基片的围壁，所述围壁包括侧壁、顶壁，所述围壁的燃烧/分解温度低于铁电材料的燃烧/分解温度，围壁的材料采用有机物薄片(或者其它材料做的薄膜，此材料必须分解温度较低，低于铁电材料，最好控制在500度以下)，本实施例中围壁采用塑料片制成，在顶壁的下表面制备上电极。通过脉冲激光沉积法(不用加热)在基片上溅射Ag电极，也可以是其它的电极。或者通过其它的办法，例如溶胶-凝胶法在基片上甩一层导电层。在实际制备过程中，可以根据需要制备任意形状、任意尺寸、任意个数的上电极。步骤2)制备容器如图1所示，将围壁通过AB胶、502胶水等，从四周和顶部覆盖粘接到基片上，得到薄片状容器，容器的长和宽都远大于厚。其目的是为了构成“薄片状”。如果容器太厚的话，容器的体积就会比较大，其中装的磁电性液体就会比较多，最后得到的铁电纳米链的厚度就比较厚。铁电材料的厚度越厚，光不能完全穿透，得到的光生载流子就比较少。另外，铁电层太厚的话，光生载流子复合的就越多，所得到的光生电流就很小。例如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米链太阳能电池的制备方法，其特征在于，该方法按以下步骤进行：步骤1)制备电极取耐高温材料制成的基片，以及用于覆盖基片的围壁，所述围壁包括侧壁、顶壁，所述围壁的燃烧/分解温度低于铁电材料的燃烧/分解温度，在基片的上端面制备下电极，在顶壁的下表面制备上电极；步骤2)制备容器将围壁固定在基片上，得到密封结构的容器；步骤3)制备磁电性胶体制备磁性纳米微粒、铁电性溶胶，将磁性纳米微粒加入铁电性溶胶中均匀混合，得到磁电性胶体，将磁电性胶体加入容器中；步骤4)制备纳米链太阳能电池对容器施加磁场，得到沿着磁场方向的磁性纳米链，施加磁场的同时烘烤容器，直至容器中的磁电性胶体变为凝胶状，然后煅烧容器，至少燃烧/分解掉容器的围壁顶壁后，得到纳米链太阳能电池。

【技术特征摘要】
1.一种纳米链太阳能电池的制备方法，其特征在于，该方法按以下步骤进行：步骤1)制备电极取耐高温材料制成的基片，以及用于覆盖基片的围壁，所述围壁包括侧壁、顶壁，所述围壁的燃烧/分解温度低于铁电材料的燃烧/分解温度，在基片的上端面制备下电极，在顶壁的下表面制备上电极；步骤2)制备容器将围壁固定在基片上，得到密封结构的容器，所述容器的厚度既小于容器长度的1/5，又小于容器宽度的1/5，形成片状结构的容器；步骤3)制备磁电性胶体制备磁性纳米微粒、铁电性溶胶，将磁性纳米微粒加入铁电性溶胶中均匀混合，得到磁电性胶体，将磁电性胶体加入容器中；步骤4)制备纳米链太阳能电池对容器施加磁场，得到沿着磁场方向的磁性纳米链，施加磁场的同时烘烤容器，直至容器中的磁电性胶体变为凝胶状，然后煅烧容器，至少燃烧/分解掉容器的围壁顶壁后，得到纳米链太阳能电池。2.根据权利要求1所述的纳米链太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述下电极采用脉冲激光沉积法、磁控...

【专利技术属性】
技术研发人员：高荣礼，符春林，蔡苇，邓小玲，陈刚，
申请(专利权)人：重庆科技学院，
类型：发明
国别省市：重庆;85