导电玻璃、其制备方法和应用技术

本发明专利技术适用于太阳能领域，提供了一种导电玻璃、其制备方法和应用。该导电玻璃，包括相层叠的玻璃基底层、导电膜层，还包括二氧化钛纳米线阵列层，该二氧化钛纳米线阵列形成于该导电膜层之上，该二氧化钛纳米线阵列中掺杂有正三价的钛离子。本发明专利技术导电玻璃，通过二氧化钛纳米线阵列层及掺杂与该阵列层中的正三价钛离子，二氧化钛纳米线穿插于光活性层当中，可以起到加速收集载流子的作用，避免了光生载流子的再复合效应。导电玻璃，制作工艺简单，稳定性高，成本低，可以提高光伏薄膜电池的光电转化效率，并且制备过程无污染，适合大面积产业化生产。

【技术实现步骤摘要】
导电玻璃、其制备方法和应用
本专利技术属于太阳能领域，尤其涉及一种导电玻璃、其制备方法和应用。
技术介绍
进入二十一世纪以来，随着化石能源的日益枯竭，传统能源的价格大幅飙升，严重制约了全球经济的快速发展。光伏发电作为一种全新的可再生能源技术，目前正逐步替代先用的一次能源，且可望在未来的100年内成为主流的能源供给方式。然而当前，对于以晶体硅太阳电池为代表的第一代光伏太阳电池技术，由于其对原材料的用量较大，导致制作成本依旧较高，在没有政府资助的情况下，投资回报期通常大于10年以上，因此难以得到大规模普及。而以非晶硅电池为代表的光伏薄膜电池，即所谓的第二代光伏太阳电池技术， 由于其采用沉积镀膜的方式，因此可以大幅减少对原材料的消耗(通常仅为晶体硅电池的 1/200)，目前正广泛受到科研界及产业界的关注。然而对于光伏薄膜电池来说，目前其市场份额依旧较低，不足20%。这主要是因为光伏薄膜电池的转换效率不高，导致相同装机容量的情况下占地面积较大，因此制约了其应用范围。而导致转换效率不高的核心问题在于薄膜电池光活性层当中较低的载流子收集效率。众所周知，由于光伏薄膜电池采用了诸如化学气相沉积、磁控溅射、真空蒸镀等独特的镀膜工艺在透明导电玻璃表面镀膜，而非一代光伏电池所采用的铸造工艺，因此光活性层当中原子的分布排列不规则，缺陷较多，光生电子空穴对(即光生载流子)的传递速度较慢，致使复合效应明显，因此电子收集效率较晶体硅太阳电池要低。为了提高光伏薄膜电池的电子收集效率，一种可行的方案是在透明导电玻璃表面制备导电性优越的纵向纳米线阵列结构，这样光生载流子可以借助于导电性卓越的一维纳米线来传导至基底，减少了传输路径，缩短了传输时间，从而降低了被复合的概率。因此总的光电转换效率可以得到进一步提闻。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种导电玻璃，解决现有技术中太阳能电池的导电玻璃光电效率低的技术问题。本专利技术是这样实现的，一种导电玻璃，包括层叠结合的玻璃基底层、导电膜层，在该导电膜层外表面生长有二氧化钛纳米线阵列，该二氧化钛纳米线阵列中掺杂有正三价的钛离子。上述导电玻璃制备方法，包括如下步骤将导电玻璃置于含有钛化合物的水溶液中5-24小时，惰性气体吹干后于 450-520°C条件下煅烧1-5小时，得到第一中间体，该钛化合物选自硫酸钛、三氯化钛、四氯化钛、异丁醇钛、正丁醇钛、硫酸氧钛、丁胺基钛、四乙胺基钛、四丙胺基钛或钛酸四丁酯中的一种或多种，该导电玻璃包括层叠结合的玻璃基底层和导电层；将该第一中间体以导电层朝上的方式置于由水、脂肪酸及钛源组成的混合溶液中，在150-200°C条件下反应5-24小时，得到第二中间体，该钛源选自硫酸钛、三氯化钛、四氯化钛、异丁醇钛、正丁醇钛、硫酸氧钛、丁胺基钛、四乙胺基钛、四丙胺基钛或钛酸四丁酯中的一种或者多种；将该第二中间体置于酸性水溶液中，以该第二中间体为阴极，以石墨电极为阳极， 在5-30伏条件下通电10-120秒，得到导电玻璃。本专利技术进一步提供上述导电玻璃在太阳能电池中的应用。本专利技术导电玻璃，通过二氧化钛纳米线阵列层及掺杂与该阵列层中的正三价钛离子，二氧化钛纳米线穿插于光活性层当中，可以起到加速收集载流子的作用，避免了光生载流子的再复合效应。导电玻璃，制作工艺简单，稳定性高，成本低，可以提高光伏薄膜电池的光电转化效率，并且制备过程无污染，适合大面积产业化生产。附图说明图1是本专利技术实施例导电玻璃制备方法各步骤得到的产品结构示意图2是本专利技术实施例制备的导电玻璃结构示意图3是本专利技术实施例的导电玻璃的光电转换效率图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例提供一种导电玻璃，包括层叠结合的玻璃基底层、导电膜层和在该导电膜层外表面(即导电膜层的与玻璃基底层结合面相对的表面)上还生长有二氧化钛纳米线阵列，该二氧化钛纳米线阵列中掺杂有正三价的钛离子。具体的,请参阅图2,图2显示本专利技术实施例导电玻璃的结构示意图,包括玻璃基底层和导电膜层以及生长在导电膜层外表面的二氧化钛纳米线阵列，该二氧化钛纳米线阵列由参杂有三价的钛离子的二氧化钛纳米线构成，该二氧化钛纳米线以垂直或基本垂直的方式生长于该导电膜层外表面之上。在优选实施例中，该二氧化钛纳米线阵列的高度为 1-20微米，该正三价钛离子的掺杂质量浓度为O. 1%-5% (以二氧化钛纳米线阵列的整体质量计)。本专利技术实施例导电玻璃中的该二氧化钛纳米线阵列以垂直或及基本垂直的方式形成于导电膜层外表面上，这样光生载流子可以借助于导电性卓越的一维纳米线来传导至基底，减少了传输路径，缩短了传输时间，从而降低了被复合的概率；通过该二氧化钛纳米线阵列层中掺杂的正三价钛离子，也能够起到加速载流子收集的作用，避免光生载流子产生复合效应，因此实现使用该导电玻璃的太阳能电池的光电转换效率大大提升。请参阅图1，图1显示导电玻璃制备方法各步骤得到的产品结构示意图，本专利技术实施例进一步提供上述导电玻璃制备方法，包括如下步骤步骤SOl，制备二氧化钛种子层将导电玻璃置于含有钛化合物的水溶液中5-24小时，惰性气体吹干后于450-520°C条件下煅烧1-5小时，得到第一中间体，该钛化合物选自硫酸钛、三氯化钛、四氯化钛、异丁醇钛、正丁醇钛、硫酸氧钛、丁胺基钛、四乙胺基钛、四丙胺基钛或钛酸四丁酯中的一种或多种，该导电玻璃包括层叠结合的玻璃基底层和导电层；步骤S02，以该二氧化钛种子层为基础制备二氧化钛纳米线阵列层将该第一中间体以导电层朝上的方式置于由水、脂肪酸及钛源组成的混合溶液中，在150-200°C条件下反应5-24小时，得到第二中间体，该钛源选自硫酸钛、三氯化钛、四氯化钛、异丁醇钛、正丁醇钛、硫酸氧钛、丁胺基钛、四乙胺基钛、四丙胺基钛或钛酸四丁酯中的一种或者多种；步骤S03，向二氧化钛纳米线阵列层中掺杂正三价钛离子将该第二中间体置于酸性水溶液中，以该第二中间体为阴极，以石墨电极为阳极， 在5-30伏条件下通电10-120秒，得到导电玻璃。具体的，步骤SOl中，该导电玻璃包括玻璃基底层和层叠于该玻璃基底层上的导电膜层，该导电膜层的材质没有限制。步骤SOl中，将导电玻璃清洗干净，然后将其浸泡于浓度为0.001摩尔/升-0.5 摩尔/升含有钛化合物的水溶液当中，在室温下保持浸泡时间为5到24个小时。将浸泡过的透明导电玻璃取出，采用惰性气体吹干，然后放置于煅烧炉中煅烧1-5小时，煅烧温度控制在450°C -520°C。该钛化合物选自硫酸钛、三氯化钛、四氯化钛、异丁醇钛、正丁醇钛、硫酸氧钛、丁胺基钛、四乙胺基钛、四丙胺基钛或钛酸四丁酯中的一种或多种。经过步骤S01， 在导电玻璃的导电膜层上形成一层二氧化钛种子层，整体为第一中间体，该惰性气体可以为氮气、氩气或氦气。请参阅图1中的步骤二，在导电膜层上形成二氧化钛种子层，该二氧化钛种子层为不连续的颗粒。步骤S02中，将水与脂肪酸混合搅拌10-60分钟，然后向其中加入钛源，搅拌状态下反应30-120分钟后，转移到反应器中，得到含水、脂肪酸及钛源的混合溶液。其中，水的质量比含量小于2%，钛源的质量浓度为20%-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导电玻璃，包括层叠结合的玻璃基底层、导电膜层，其特征在于，在所述导电膜层外表面生长有二氧化钛纳米线阵列，所述二氧化钛纳米线阵列中掺杂有正三价的钛离子。

【技术特征摘要】
1.一种导电玻璃，包括层叠结合的玻璃基底层、导电膜层，其特征在于，在所述导电膜层外表面生长有二氧化钛纳米线阵列，所述二氧化钛纳米线阵列中掺杂有正三价的钛离子。2.如权利要求1所述的导电玻璃，其特征在于，所述二氧化钛纳米线阵列的厚度为1-20微米。3.如权利要求1所述的导电玻璃，其特征在于，所述正三价的钛离子的掺杂质量浓度为 O. 1%-5%。4.如权利要求1所述的导电玻璃制备方法，包括如下步骤 将导电玻璃置于含有钛化合物的水溶液中5-24小时，惰性气体吹干后于450-520°C条件下煅烧1-5小时，得到第一中间体，所述钛化合物选自硫酸钛、三氯化钛、四氯化钛、异丁醇钛、正丁醇钛、硫酸氧钛、丁胺基钛、四乙胺基钛、四丙胺基钛或钛酸四丁酯中的一种或多种，所述导电玻璃包括层叠结合的玻璃基底层和导电层； 将所述第一中间体以导电层朝上的方式置于由水、脂肪酸及钛源组成的混合溶液中，在150-200°C条件下反...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩元锋，汪远昊，
申请(专利权)人：延边万业隆新能源科技开发有限公司，
类型：发明
国别省市：