一种基于光致场诱导效应增强太阳能电池效率的方法技术

本发明专利技术属于太阳能光电转化技术领域，尤其涉及一种由光致极化而引起的场效应来增强太阳能电池效率的方法，该方法包括以下步骤：(1)对太阳能电池表面进行预处理，改变其表面能，预处理方法包括紫外-臭氧、等离子腐蚀、修饰表面分子键中的任意一种；(2)通过成膜工艺，在太阳能电池表面制备具有光致极化效应的功能薄膜，所述功能薄膜包括光响应层和导电薄膜层，光响应层的材料为钙钛矿纳米颗粒，导电薄膜层的材料为有机共轭分子或无机半导体材料；(3)对电池进行封装，以保护功能薄膜，该方法利用一种光致极化材料，把部分短波长的光转化为电场，这个电场作用于电池上，来增强太阳能电池的效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于太阳能光电转化
，尤其涉及一种由光致极化而引起的场效应来增强太阳能电池效率的方法。
技术介绍
能源和环境问题日益严重地影响着当今社会快速发展。对清洁可再生能源的研究和应用已经引起了社会的广泛关注。太阳能光伏技术是目前备受大家关注的新型清洁可再生能源的获取方式。目前，太阳能电池已经广泛应用于空间发电、光伏电站以及分布式民用发电。然而，太阳能电池的光电转换效率还不够高，特别是对短波长光的利用存在很大的浪费。对于被半导体吸收的短波长光子来说，其大于半导体带隙的能量都以弛豫的方式转化为热能，这不仅造成能量损失而且升高了电池的工作温度进而降低光伏电池的转换效率。为了能够更加有效地利用太阳光，特别是短波长的太阳光，一些光谱转换材料以及多激子吸收材料被开发和应用。然而，这些材料自身存在一些缺点。比如材料中需要用到稀土金属，吸收截面太小导致效率太低，对太阳能电池的效率提升不明显，这些不足之处将极大地限制其广泛使用。通过额外电场来驱动电池工作的想法已有提出，主要方法是通过在半导体上制备一层绝缘体材料，再制作透明导电层，形成透明导电膜—透明绝缘层—半导体结构的场效应电池。然而这种电池需要制作透明绝缘层，工艺比较复杂；最重要的是这种电池工作时需要额外的电源供能，不适合于大规模发电应用。有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种基于光致场诱导效应增强太阳能电池效率的方法，使其更具有产业上的利用价值。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种基于光致场诱导效应增强太阳能电池效率的方法，该方法利用一种光致极化材料，把部分短波长的光转化为电场，这个电场作用于电池上，来增强太阳能电池的效率。本专利技术提出的一种基于光致场诱导效应增强太阳能电池效率的方法，包括以下步骤：(1)对太阳能电池表面进行预处理，改变其表面能，预处理方法包括紫外-臭氧、等离子腐蚀、修饰表面分子键中的任意一种；(2)通过成膜工艺，在太阳能电池表面制备具有光致极化效应的功能薄膜，所述功能薄膜包括光响应层和导电薄膜层，光响应层的材料为钙钛矿纳米颗粒，导电薄膜层的材料为有机共轭分子或无机半导体材料；(3)对电池进行封装，以保护功能薄膜。进一步的，所述光响应层的材料包括PbCH3NH2I3，PbCH3NH2Br3，PbCH3NH2Cl3，PbCH3NH2Br3I3-x，PbCH3NH2Cl3I3-x，PbCH3NH2Br3Cl3-x，SnCH3NH2I3，SnCH3NH2Br3，SnCH3NH2Cl3，SnCH3NH2Br3I3-x，SnCH3NH2Cl3I3-x，SnCH3NH2Br3Cl3-x，PbCH2NH2NH2I3，PbCH2NH2NH2Br3，PbCH2NH2NH2Cl3，PbCH2NH2NH2Br3I3-x，PbCH2NH2NH2Cl3I3-x，PbCH2NH2NH2Br3Cl3-x中的任意一种或多种。进一步的，所述光响应层的材料为PbCH3NH2Br3。进一步的，所述导电薄膜层的材料包括聚(3,4-乙撑二氧基噻吩)、(3,4-乙撑二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)、(3,4-乙撑二氧基噻吩)-聚乙二醇、聚3-己基噻吩、聚3-甲基噻吩、聚吡咯、聚苯胺、聚乙炔、聚对苯乙炔、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷中的任意一种或多种、自掺杂或不掺杂的高分子化合物，或是氧化铟锡、氧化铟锑、掺杂铝的氧化锌、掺杂镁的氧化锌、掺杂氟的氧化锑中的任意一种或多种。进一步的，所述导电薄膜层的材料为(3,4-乙撑二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)。进一步的，所述步骤(2)中，成膜工艺包括热蒸发、旋涂法、磁控溅射法中的任意一种。进一步的，所述步骤(2)中，在成膜工艺之后还包括退火工艺。进一步的，所述步骤(2)中，功能薄膜的厚度为纳米级别。进一步的，所述太阳能电池包括Si基太阳能电池、Ⅲ-Ⅴ族太阳能电池以及有机太阳能电池中的任意一种。进一步的，所述太阳能电池为有机-硅异质结光伏电池。借由上述方案，本专利技术至少具有以下优点：本专利技术通过在太阳能电池表面制备具有光致极化效应的功能薄膜，把部分短波长的光转化为电场，这个电场作用于电池上，来增强太阳能电池的效率，工艺简单，而且不需要额外的电场。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。附图说明图1是本专利技术中太阳能电池的结构示意图；图2是本专利技术实施例1中CH3NH3PbBr3量子点的高分辨率透射电子显微镜图；图3是本专利技术实施例1中CH3NH3PbBr3量子点的荧光谱图；图4是本专利技术实施例1中CH3NH3PbBr3量子点的荧光谱图；图5是本专利技术中实施例2中太阳能电池的电流—电压曲线；图6是本专利技术中实施例2中太阳能电池的电流—电压曲线。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。实施例1参见图1，本专利技术中太阳能电池的结构包括封装层1、金属栅电极2、功能薄膜层3、电池主体为n型单晶硅4。本专利技术提出的基于光致场诱导效应增强太阳能电池效率的方法，包括以下步骤：(1)通过离子注入的方式在n型单晶硅上制备p型薄层，形成pn结。注入离子为硼。(2)对太阳能电池表面进行紫外线照射以及臭氧处理，改变其表面能；(3)通过溶液旋涂的方法，在太阳能电池表面制备具有光致极化效应的功能薄膜，所述功能薄膜包括光响应层和导电薄膜层，光响应层的材料为CH3NH3PbBr3量子点，导电薄膜层的材料为氧化铟锡(ITO)；(4)对电池进行封装，以保护功能薄膜。CH3NH3PbBr3量子点的制备方法如下：首先，将2mL的十八碳烯与0.3mmol的油酸混合，在80℃的温度下下搅拌30分钟。然后，在惰性气氛的保护中，将0.06mmol的辛基溴化物掺入溶液，继续搅拌直到获得均匀的悬浮液。预先将溴甲铵和溴化铅分别以1mol/L的浓度溶解在二甲基甲酰胺(DMF)中。接着将100μL的溴甲铵和100μL的溴化铅溶液分别按顺序加入悬浮液中。通过额外加入少量的丙酮，得到黄色悬浮液。最后通过离心悬浮液获得纳米粒子，并用丙酮洗两次，最后分散于甲苯中。通过上述方法合成的纳米颗粒，其高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)照片如图2所示，从图2中可以发现该纳米粒子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于光致场诱导效应增强太阳能电池效率的方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)对太阳能电池表面进行预处理，改变其表面能，预处理方法包括紫外‑臭氧、等离子腐蚀、修饰表面分子键中的任意一种；(2)通过成膜工艺，在太阳能电池表面制备具有光致极化效应的功能薄膜，所述功能薄膜包括光响应层和导电薄膜层，光响应层的材料为钙钛矿纳米颗粒，导电薄膜层的材料为有机共轭分子或无机半导体材料；(3)对电池进行封装，以保护功能薄膜。

【技术特征摘要】
1.一种基于光致场诱导效应增强太阳能电池效率的方法，其特征在于：包
括以下步骤：
(1)对太阳能电池表面进行预处理，改变其表面能，预处理方法包括紫外
-臭氧、等离子腐蚀、修饰表面分子键中的任意一种；
(2)通过成膜工艺，在太阳能电池表面制备具有光致极化效应的功能薄膜，
所述功能薄膜包括光响应层和导电薄膜层，光响应层的材料为钙钛矿纳米颗粒，
导电薄膜层的材料为有机共轭分子或无机半导体材料；
(3)对电池进行封装，以保护功能薄膜。
2.根据权利要求1所述的光致场诱导效应增强太阳能电池效率的方法，其
特征在于：所述光响应层的材料包括PbCH3NH2I3，PbCH3NH2Br3，PbCH3NH2Cl3，
PbCH3NH2Br3I3-x，PbCH3NH2Cl3I3-x，PbCH3NH2Br3Cl3-x，SnCH3NH2I3，
SnCH3NH2Br3，SnCH3NH2Cl3，SnCH3NH2Br3I3-x，SnCH3NH2Cl3I3-x，
SnCH3NH2Br3Cl3-x，PbCH2NH2NH2I3，PbCH2NH2NH2Br3，PbCH2NH2NH2Cl3，
PbCH2NH2NH2Br3I3-x，PbCH2NH2NH2Cl3I3-x，PbCH2NH2NH2Br3Cl3-x中的任意一
种或多种。
3.根据权利要求2所述的光致场诱导效应增强太阳能电池效率的方法，其
特征在于：所述光响应层的材料为PbCH3NH2Br3。
4.根据权利要求1所述的光致场诱导效应增强太阳能电池效...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙宝全，王玉生，鲍桥梁，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32