本發(fā)明涉及一種太陽能電池表面吸收增強層的制備方法，屬于太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

能源是人類社會發(fā)展進(jìn)步的原動力。當(dāng)前社會的進(jìn)步和科技的飛速發(fā)展在大幅提高人們生活質(zhì)量的同時，也引發(fā)了日益突出的能源和環(huán)境問題。太陽能具有清潔、儲量豐富及無地域局限的特點。而且太陽輻射的能量足以滿足人類對能量的全部需求，通過光伏效應(yīng)實現(xiàn)太陽能向電能的轉(zhuǎn)換是太陽能利用的重要途徑。在此領(lǐng)域中，由于太陽能電池的簡便易裝、利用率高的特性，它受到越來越多的關(guān)注。

二氧化鈦由于具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、抗光腐蝕、無毒和低成本以及光催化活性高等特點而備受人們關(guān)注。半導(dǎo)體二氧化鈦是一種重要的光催化劑，被廣泛的應(yīng)用于光催化降解有機污染物、太陽能電池、氣敏傳感器、光解水制氫等。帶隙為3.2eV的銳鈦礦型二氧化鈦因資源豐富、安全無毒、光電性能好、轉(zhuǎn)換效率高以及制作簡單等優(yōu)點，成為太陽能電池研究的核心。

但是，二氧化鈦的禁帶寬度較大，只能吸收紫外光，而紫外光在太陽光中的含量較少，僅有3%~5% ，且二氧化鈦光量子效率最多不高于 28%，故太陽能利用率僅在1%左右；此外，二氧化鈦在光激發(fā)下生成的自由電子很容易與正的空穴再復(fù)合，導(dǎo)致光量子效率很低，這極大地限制了二氧化鈦的應(yīng)用范圍。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題：針對二氧化鈦光量子效率低的問題，本發(fā)明提供了一種太陽能電池表面吸收增強層的制備方法，本發(fā)明通過配置聚苯乙烯納米微球乳液制得蛋白石結(jié)構(gòu)薄膜，并以其為模板將二氧化鈦滲透入蛋白石結(jié)構(gòu)薄膜中，經(jīng)燒結(jié)去除蛋白石結(jié)構(gòu)薄膜，制得反蛋白石結(jié)構(gòu)二氧化鈦薄膜，再將銀納米粒子沉積在反蛋白石結(jié)構(gòu)二氧化鈦薄膜的縫隙中，利用銀納米粒子有效抑制電子空穴復(fù)合作用和提高光吸收增強效果，最后用四氯化鈦溶液處理，在薄膜表面形成特殊的網(wǎng)狀納米多孔結(jié)構(gòu)，提高電子的遷移率和延長電子壽命，制得太陽能電池表面吸收增強層。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

（1）稱取1~2g聚乙烯吡咯烷酮加入200~300mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%乙醇溶液中，以300~400r/min攪拌至聚乙烯吡咯烷酮完全溶解，加入10~15mL苯乙烯單體，1~2g偶氮二異丁氰，繼續(xù)攪拌10~15min，在氮氣氛圍下，加熱至70~80℃，反應(yīng)4~6h后，將反應(yīng)液裝入離心機中，以1000~2000r/min離心分離，得聚苯乙烯納米微球；

（2）用無水乙醇和去離子水分別洗滌上述聚苯乙烯納米微球1~3次，并將其過200目篩，將過篩后的聚苯乙烯納米微球置于冷凍干燥箱中凍干，稱取0.03~0.05g干燥后的聚苯乙烯納米微球加入300~500mL去離子水中，用300W超聲波超聲分散15~20min，得聚苯乙烯乳液，將20cm×10cm大小的FTO導(dǎo)電玻璃垂直浸入乳液中，并在40~50℃干燥箱中干燥20~24h，取出導(dǎo)電玻璃，得覆蛋白石膜導(dǎo)電玻璃，備用；

（3）稱取18~20g鈦酸四丁酯，與27~30mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%乙酸乙醇溶液混合，加入190~195mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%乙醇溶液中，在30~35℃下，以400~500r/min攪拌30~40min，加入180~200mL無水乙醇，得透明溶膠；

（4）將上述步驟（2）制備的覆蛋白石膜導(dǎo)電玻璃，置于80~85℃干燥箱中加熱15~20min后，浸泡在上述透明溶膠中1~2min，取出導(dǎo)電玻璃置于50~55℃真空干燥箱中干燥1~2h，再將導(dǎo)電玻璃浸泡在透明溶膠中，重復(fù)浸泡干燥操作3~5次，將覆膜導(dǎo)電玻璃置于煅燒爐中，在500~550℃下燒結(jié)2~3h，冷卻至室溫，取出，得覆反蛋白石結(jié)構(gòu)二氧化鈦薄膜導(dǎo)電玻璃；

（5）將上述覆反蛋白石結(jié)構(gòu)二氧化鈦薄膜導(dǎo)電玻璃浸泡在100~200mL質(zhì)量濃度為20%硝酸銀溶液中，加入20~30mL質(zhì)量濃度為10%甲醛溶液，并用質(zhì)量濃度為17％氨水調(diào)節(jié)混合液pH為8.0~9.0，在遮光情況下，反應(yīng)15~20min，取出覆膜導(dǎo)電玻璃，再將其浸泡在200~300mL摩爾濃度為0.1mol/L四氯化鈦溶液中20~24h，取出覆膜導(dǎo)電玻璃，置于煅燒爐中，在500~550℃下煅燒20~30min，得太陽能電池表面吸收增強層。

用本發(fā)明制備的太陽能電池表面吸收增強層組裝的太陽能電池，光學(xué)增強效果為18~20%，光電轉(zhuǎn)換率提高3~4%，太陽能電池使用壽命提高2~3年。

本發(fā)明的有益技術(shù)效果是：

（1）本發(fā)明制備的太陽能電池表面吸收增強層光吸收增強效果好，有效提高電池光電轉(zhuǎn)換率；

（2）本發(fā)明制備的太陽能電池表面吸收增強層，能有效抑制電子空穴復(fù)合作用并延長太陽能電池的使用壽命。

具體實施方式

稱取1~2g聚乙烯吡咯烷酮加入200~300mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%乙醇溶液中，以300~400r/min攪拌至聚乙烯吡咯烷酮完全溶解，加入10~15mL苯乙烯單體，1~2g偶氮二異丁氰，繼續(xù)攪拌10~15min，在氮氣氛圍下，加熱至70~80℃，反應(yīng)4~6h后，將反應(yīng)液裝入離心機中，以1000~2000r/min離心分離，得聚苯乙烯納米微球；用無水乙醇和去離子水分別洗滌上述聚苯乙烯納米微球1~3次，并將其過200目篩，將過篩后的聚苯乙烯納米微球置于冷凍干燥箱中凍干，稱取0.03~0.05g干燥后的聚苯乙烯納米微球加入300~500mL去離子水中，用300W超聲波超聲分散15~20min，得聚苯乙烯乳液，將20cm×10cm大小的FTO導(dǎo)電玻璃垂直浸入乳液中，并在40~50℃干燥箱中干燥20~24h，取出導(dǎo)電玻璃，得覆蛋白石膜導(dǎo)電玻璃；稱取18~20g鈦酸四丁酯，與27~30mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%乙酸乙醇溶液混合，加入190~195mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%乙醇溶液中，在30~35℃下，以400~500r/min攪拌30~40min，加入180~200mL無水乙醇，得透明溶膠；將上述覆蛋白石膜導(dǎo)電玻璃，置于80~85℃干燥箱中加熱15~20min后，浸泡在上述透明溶膠中1~2min，取出導(dǎo)電玻璃置于50~55℃真空干燥箱中干燥1~2h，再將導(dǎo)電玻璃浸泡在透明溶膠中，重復(fù)浸泡干燥操作3~5次，將覆膜導(dǎo)電玻璃置于煅燒爐中，在500~550℃下燒結(jié)2~3h，冷卻至室溫，取出，得覆反蛋白石結(jié)構(gòu)二氧化鈦薄膜導(dǎo)電玻璃；將上述覆反蛋白石結(jié)構(gòu)二氧化鈦薄膜導(dǎo)電玻璃浸泡在100~200mL質(zhì)量濃度為20%硝酸銀溶液中，加入20~30mL質(zhì)量濃度為10%甲醛溶液，并用質(zhì)量濃度為17％氨水調(diào)節(jié)混合液pH為8.0~9.0，在遮光情況下，反應(yīng)15~20min，取出覆膜導(dǎo)電玻璃，再將其浸泡在200~300mL摩爾濃度為0.1mol/L四氯化鈦溶液中20~24h，取出覆膜導(dǎo)電玻璃，置于煅燒爐中，在500~550℃下煅燒20~30min，得太陽能電池表面吸收增強層。

實例1

稱取1g聚乙烯吡咯烷酮加入200mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%乙醇溶液中，以300r/min攪拌至聚乙烯吡咯烷酮完全溶解，加入10mL苯乙烯單體，1g偶氮二異丁氰，繼續(xù)攪拌10min，在氮氣氛圍下，加熱至70℃，反應(yīng)4h后，將反應(yīng)液裝入離心機中，以1000r/min離心分離，得聚苯乙烯納米微球；用無水乙醇和去離子水分別洗滌上述聚苯乙烯納米微球1次，并將其過200目篩，將過篩后的聚苯乙烯納米微球置于冷凍干燥箱中凍干，稱取0.03g干燥后的聚苯乙烯納米微球加入300mL去離子水中，用300W超聲波超聲分散15min，得聚苯乙烯乳液，將20cm×10cm大小的FTO導(dǎo)電玻璃垂直浸入乳液中，并在40℃干燥箱中干燥20h，取出導(dǎo)電玻璃，得覆蛋白石膜導(dǎo)電玻璃；稱取18g鈦酸四丁酯，與27mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%乙酸乙醇溶液混合，加入190mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%乙醇溶液中，在30℃下，以400r/min攪拌30min，加入180mL無水乙醇，得透明溶膠；將上述覆蛋白石膜導(dǎo)電玻璃，置于80℃干燥箱中加熱15min后，浸泡在上述透明溶膠中1min，取出導(dǎo)電玻璃置于50℃真空干燥箱中干燥1h，再將導(dǎo)電玻璃浸泡在透明溶膠中，重復(fù)浸泡干燥操作3次，將覆膜導(dǎo)電玻璃置于煅燒爐中，在500℃下燒結(jié)2h，冷卻至室溫，取出，得覆反蛋白石結(jié)構(gòu)二氧化鈦薄膜導(dǎo)電玻璃；將上述覆反蛋白石結(jié)構(gòu)二氧化鈦薄膜導(dǎo)電玻璃浸泡在100mL質(zhì)量濃度為20%硝酸銀溶液中，加入20mL質(zhì)量濃度為10%甲醛溶液，并用質(zhì)量濃度為17％氨水調(diào)節(jié)混合液pH為8.0，在遮光情況下，反應(yīng)15min，取出覆膜導(dǎo)電玻璃，再將其浸泡在200mL摩爾濃度為0.1mol/L四氯化鈦溶液中20h，取出覆膜導(dǎo)電玻璃，置于煅燒爐中，在500℃下煅燒20min，得太陽能電池表面吸收增強層。

用本發(fā)明制備的太陽能電池表面吸收增強層組裝的太陽能電池，光學(xué)增強效果為18%，光電轉(zhuǎn)換率提高3%，太陽能電池使用壽命提高2年。

實例2

稱取1.5g聚乙烯吡咯烷酮加入250mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%乙醇溶液中，以350r/min攪拌至聚乙烯吡咯烷酮完全溶解，加入12mL苯乙烯單體，1.5g偶氮二異丁氰，繼續(xù)攪拌12min，在氮氣氛圍下，加熱至75℃，反應(yīng)5h后，將反應(yīng)液裝入離心機中，以1500r/min離心分離，得聚苯乙烯納米微球；用無水乙醇和去離子水分別洗滌上述聚苯乙烯納米微球2次，并將其過200目篩，將過篩后的聚苯乙烯納米微球置于冷凍干燥箱中凍干，稱取0.04g干燥后的聚苯乙烯納米微球加入400mL去離子水中，用300W超聲波超聲分散18min，得聚苯乙烯乳液，將20cm×10cm大小的FTO導(dǎo)電玻璃垂直浸入乳液中，并在45℃干燥箱中干燥22h，取出導(dǎo)電玻璃，得覆蛋白石膜導(dǎo)電玻璃；稱取19g鈦酸四丁酯，與28mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%乙酸乙醇溶液混合，加入192mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%乙醇溶液中，在32℃下，以450r/min攪拌35min，加入190mL無水乙醇，得透明溶膠；將上述覆蛋白石膜導(dǎo)電玻璃，置于82℃干燥箱中加熱18min后，浸泡在上述透明溶膠中1.5min，取出導(dǎo)電玻璃置于52℃真空干燥箱中干燥1.5h，再將導(dǎo)電玻璃浸泡在透明溶膠中，重復(fù)浸泡干燥操作4次，將覆膜導(dǎo)電玻璃置于煅燒爐中，在520℃下燒結(jié)2.5h，冷卻至室溫，取出，得覆反蛋白石結(jié)構(gòu)二氧化鈦薄膜導(dǎo)電玻璃；將上述覆反蛋白石結(jié)構(gòu)二氧化鈦薄膜導(dǎo)電玻璃浸泡在150mL質(zhì)量濃度為20%硝酸銀溶液中，加入25mL質(zhì)量濃度為10%甲醛溶液，并用質(zhì)量濃度為17％氨水調(diào)節(jié)混合液pH為8.5，在遮光情況下，反應(yīng)18min，取出覆膜導(dǎo)電玻璃，再將其浸泡在250mL摩爾濃度為0.1mol/L四氯化鈦溶液中22h，取出覆膜導(dǎo)電玻璃，置于煅燒爐中，在520℃下煅燒25min，得太陽能電池表面吸收增強層。

用本發(fā)明制備的太陽能電池表面吸收增強層組裝的太陽能電池，光學(xué)增強效果為19%，光電轉(zhuǎn)換率提高3.5%，太陽能電池使用壽命提高2.5年。

實例3

稱取2g聚乙烯吡咯烷酮加入300mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%乙醇溶液中，以400r/min攪拌至聚乙烯吡咯烷酮完全溶解，加入15mL苯乙烯單體，2g偶氮二異丁氰，繼續(xù)攪拌15min，在氮氣氛圍下，加熱至80℃，反應(yīng)6h后，將反應(yīng)液裝入離心機中，以2000r/min離心分離，得聚苯乙烯納米微球；用無水乙醇和去離子水分別洗滌上述聚苯乙烯納米微球3次，并將其過200目篩，將過篩后的聚苯乙烯納米微球置于冷凍干燥箱中凍干，稱取0.05g干燥后的聚苯乙烯納米微球加入500mL去離子水中，用300W超聲波超聲分散20min，得聚苯乙烯乳液，將20cm×10cm大小的FTO導(dǎo)電玻璃垂直浸入乳液中，并在50℃干燥箱中干燥24h，取出導(dǎo)電玻璃，得覆蛋白石膜導(dǎo)電玻璃；稱取20g鈦酸四丁酯，與30mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%乙酸乙醇溶液混合，加入195mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%乙醇溶液中，在35℃下，以500r/min攪拌40min，加入200mL無水乙醇，得透明溶膠；將上述覆蛋白石膜導(dǎo)電玻璃，置于85℃干燥箱中加熱20min后，浸泡在上述透明溶膠中2min，取出導(dǎo)電玻璃置于55℃真空干燥箱中干燥2h，再將導(dǎo)電玻璃浸泡在透明溶膠中，重復(fù)浸泡干燥操作5次，將覆膜導(dǎo)電玻璃置于煅燒爐中，在550℃下燒結(jié)3h，冷卻至室溫，取出，得覆反蛋白石結(jié)構(gòu)二氧化鈦薄膜導(dǎo)電玻璃；將上述覆反蛋白石結(jié)構(gòu)二氧化鈦薄膜導(dǎo)電玻璃浸泡在200mL質(zhì)量濃度為20%硝酸銀溶液中，加入30mL質(zhì)量濃度為10%甲醛溶液，并用質(zhì)量濃度為17％氨水調(diào)節(jié)混合液pH為9.0，在遮光情況下，反應(yīng)20min，取出覆膜導(dǎo)電玻璃，再將其浸泡在300mL摩爾濃度為0.1mol/L四氯化鈦溶液中24h，取出覆膜導(dǎo)電玻璃，置于煅燒爐中，在550℃下煅燒30min，得太陽能電池表面吸收增強層。

用本發(fā)明制備的太陽能電池表面吸收增強層組裝的太陽能電池，光學(xué)增強效果為20%，光電轉(zhuǎn)換率提高4%，太陽能電池使用壽命提高3年。