本发明专利技术涉及一种太阳能电池中的多孔氧化锌薄膜的制备装置和方法。该装置包括真空室（4）、分别与该真空室（4）相连的用于向该真空室注入氩气的高压氩气瓶（6）和用于控制从所述真空室（4）抽出气体流量的分子泵（5）、放置在真空室（4）内底部的钽炉（1）和放置在真空室（4）内上部的导电玻璃（3）、放置在钽炉（1）内的氮化硼坩埚（2），氧化锌放置在氮化硼坩埚（2）内，钽炉（1）两端施加电压源。本发明专利技术提供的装置和方法可以简化敏化太阳能电池的制备工艺和减少制备成本，提高敏化太阳能电池的性能，为敏化太阳能电池的进一步商业化的提供了有利的促进。?
【技术实现步骤摘要】
本专利技术提出一种太阳能电池中的多孔氧化锌薄膜的新制备方法，可以用于敏化太 阳能电池。
技术介绍
随着全球人口的增长和经济的快速发展，能源紧张和环境污染问题日益紧张。目 前，制约太阳能电池市场化应用的关键在于提高太阳能电池的转换效率和降低其成本。而 染料敏化太阳能电池在制作工艺方面简单，其成本低廉。同时由于量子点具有量子尺寸效 应，可以通过调控量子点的大小，使太阳能电池吸收特定波长范围的光子，所以量子点敏化 太阳能电池在理论上讲具有更高的应用价值。敏化太阳能电池最主要的部分为光阳极，即在导电玻璃上生长一层1-10微米厚 的氧化物薄膜。其中常见的光阳极的氧化物薄膜为二氧化钛，氧化锌。光阳极的制备方法 有很多种，如阳极氧化法，水热法，磁控溅射法等。其中水热法为常见的制备方法但是这些 光阳极的制备方法存在很多缺点，如阳极氧化法制备的光阳极太阳能效率不高，薄膜力学 性能不好，容易破裂；磁控溅射制备的薄膜太致密，不能够很好的吸收量子点或者染料。鉴 于这些原因，本专利技术旨在解决这些缺陷，为太阳能电池产业的发展做出一定的贡献。
技术实现思路
技术问题本专利技术提出了一种太阳能电池中的多孔氧化锌薄膜的制备装置及方 法。使用本装置及方法在导电薄膜上制备的氧化锌薄膜具有多孔性和结晶态，力学性能 好，性能稳定。能够很好应用于敏化太阳能电池的制备中，从而有效的减化了敏化太阳能 电池的制备工艺，并且降低了敏化太阳能电池的制备成本。应用此种方法制备的氧化锌薄 膜——光阳极的敏化太阳能电池具有很高的光电转换效率。技术方案为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案为一种太阳能电池中 的多孔氧化锌薄膜的制备装置，该装置包括真空室、分别与该真空室相连的用于向该真空 室注入氩气的高压氩气瓶和用于控制从所述真空室抽出气体流量的分子泵、放置在真空室 内底部的钽炉和放置在真空室内上部的导电玻璃、放置在钽炉内的氮化硼坩埚，氧化锌放 置在氮化硼坩埚内，钽炉两端链接电源。本专利技术还提供了一种太阳能电池中的多孔氧化锌薄膜 的制备方法，该方法包括如下步骤首先将真空室中真空度抽至5 XlCT5帕，再通过高压氩气瓶向真空室中充入氩气，再调节分子泵抽出气体流量，进而稳定真空室中的真空度为5帕；再通过电压源，缓慢的在钽炉两端加上直流电流，这样就会使 氮化硼坩埚中氧化锌蒸发至导电玻璃，然后导电玻璃上就会形成一层氧化锌薄膜；再对形 成的氧化锌薄膜进行温度为450度的烘烤，就可以得到能够应用于太阳能电池多孔氧化锌薄膜。优选的，高压氩气瓶以8毫升每分的速率向真空室中冲入氩气；在钽炉两端加上165安培的直流电流；在导电玻璃上形成一层10微米厚多孔的氧化锌薄膜。有益效果1)太阳能制作成本减少，制作工艺简单；2)此种方法制备的薄膜力学性质稳定，寿命长；3)此种方法制备的薄膜具有明显的孔隙，即薄膜的比表面积更大。附图说明图1为本专利技术的蒸发装置图2为量子点敏化太阳能电池的结构图； 图3为吸附前后氧化锌薄膜吸收率的对比图； 图4为氧化锌薄膜烘烤前的电子衍射图 图5为氧化锌薄膜烘烤后的电子衍射图； 图6为此种专利技术制备的敏化太阳能电池的光伏曲线； 图7为太阳能电池的测试电路图。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术做进一步说明。参见图1 一 7，本专利技术提供的太阳能电池中的多孔氧化锌薄膜的制备装置，包括真 空室4、分别与该真空室4相连的用于向该真空室注入氩气的高压氩气瓶6和用于控制从 所述真空室4抽出气体流量的分子泵5、放置在真空室4内底部的钽炉1和放置在真空室4 内上部的导电玻璃3、放置在钽炉1内的氮化硼坩埚2，氧化锌放置在氮化硼坩埚2内，钽炉 1两端施加电压源。本专利技术应用于敏化太阳能电池的多孔氧化锌薄膜制备方法是这样实现的首先选 用钽炉和氮化硼坩埚做为蒸发器材，在钽炉两端施加的165安培的直流电，当电流稳定时 钽炉中的蒸发温度1300度左右，其蒸发的材料为颗粒状的氧化锌。运用此种专利技术的方法， 在导电玻璃上运用本专利技术中蒸镀方法蒸镀一层10微米左右厚的氧化锌薄膜。运用10%浓 度的巯基乙酸浸泡氧化锌薄膜，然后吸附一定量的硒化镉量子点，硒化镉量子点为胶体量 子点。其封装的电解液为0. 5毫摩尔每升的碘和0. 5毫摩尔每升碘化锂乙碛溶液，而在上 面的封装的电极为钼片电极。本专利技术提供的太阳能电池中的多孔氧化锌薄膜的制备方法，包括如下步骤首先薄膜制备装置将真空室4中真空度抽至5 χ ICT5帕，再通过高压氩气瓶6以一定的速率(本装置中为8毫升每分)向真空室4中充入氩气，再调节分子泵5抽出气体流量，进而稳定真 空室4中的真空度为5帕；再通过电流源，缓慢的在钽炉1两端加上一定的直流电流(本装 置中钽炉(1)两端的电压为2. 5伏左右，直流电流为165安培)，这样就会使氮化硼坩埚2中 氧化锌蒸发至导电玻璃3，5分钟后在导电玻璃4上就会形成一层大约10微米厚多孔的氧 化锌薄膜；再对形成的氧化锌薄膜进行温度为450度的烘烤，就可以得到能够应用于太阳 能电池多孔氧化锌薄膜。此种方法通过控制真空室4真空度来制备具有多孔性的氧化锌薄膜。当真空度减低时，在蒸镀过程中其薄膜孔隙会明显增加。当由于薄膜是多孔的，所以此种薄膜可以吸附 染料和量子点，进而可以很好的应用于敏化太阳能电池中。图3中可以看出多孔氧化锌薄 膜吸附量子点前后的颜色的变化，可以证明此种氧化锌薄膜为多孔性，并且能够吸附染料 或者量子点。此种方法制备的氧化锌薄膜可以应用于敏化太阳能电池中。在含有一层导电层7 的玻璃基板上8，运用此种方法制备蒸镀一层10微米的多孔氧化锌薄膜9，再使薄膜中吸附 染料或者量子点，作为电池的光阳极；再在上层封装一层含有电解液的钼片10，做为电池 的光阴极。此蒸发核心装置为钽炉1。由于钽这种材料熔点非常高，所以钽炉可以很好的作为 氧化锌的热蒸发装置。运用此种方法，在导电玻璃上运用本专利技术中蒸镀方法蒸镀一层10微米左右厚的 氧化锌薄膜，并运用450度烘烤。从图4，图5可以看出，经过烘烤之后的氧化锌薄膜的结 晶度更好。在把制备完成的氧化锌薄膜浸没在含有浓度为1%的巯基乙酸的乙碛溶液中，并 且放置12小时。取出后，放入5%左右浓度的硒化镉量子点的甲苯溶液，放置M小时取出。 这样就可以得到吸附完硒化镉量子点的敏化太阳能电池的光阳极。再按照图2量子点敏化太阳能电池的结构图封装电解液和钼电极。先用封装胶把 钼电极与光阳极连接起来，中间留有一点空隙，在滴入电解液。在太阳能电池的测试之中， 采用的是自搭光路和测试电路。其中光源533纳米波长的氦氖半导体激光器，其功率为1 毫瓦。在图7，通过光源照射太阳能电池，获得光伏效应。不断改变右边的可变电压的电压 值，读出电压表和电流表值，就可以得到图6的太阳能电池的电流电压的图形。根据图6可 以看出其光伏转换效率为0.83%左右。这符合量子点太阳能电池的目前效率特征。权利要求1.一种太阳能电池中的多孔氧化锌薄膜的制备装置，其特征在于该装置包括真空室 (4)、分别与该真空室(4)相连的用于向该真空室注入氩气的高压氩气瓶(6)和用于控制从 所述真空室(4)抽出气体流量的分子泵(5)、放置在真空室(4)内底部的钽炉(1)和放置在 真空室(4)内上部的导电玻璃(3)、放置在钽炉(1)内的氮化硼坩埚(2)，氧化锌放置在氮化 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种太阳能电池中的多孔氧化锌薄膜的制备装置，其特征在于：该装置包括真空室（４）、分别与该真空室（４）相连的用于向该真空室注入氩气的高压氩气瓶（６）和用于控制从所述真空室（４）抽出气体流量的分子泵（５）、放置在真空室（４）内底部的钽炉（１）和放置在真空室（４）内上部的导电玻璃（３）、放置在钽炉（１）内的氮化硼坩埚（２），氧化锌放置在氮化硼坩埚（２）内，钽炉（１）两端链接电源。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张家雨，李君劲，管秋梅，张晖朝，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：84
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。