本發(fā)明涉及光電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高轉(zhuǎn)換效率的超薄光電轉(zhuǎn)換膜。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)能源消費(fèi)總量劇增，能源危機(jī)及傳統(tǒng)能源對(duì)環(huán)境造成的污日趨嚴(yán)重，因此開(kāi)發(fā)利用清潔環(huán)保能源成為人類面臨的重大課題。為了更充分地利用太陽(yáng)能這種清潔、安全和環(huán)保的可再生資源，近年來(lái)太陽(yáng)能電池材料的研究和發(fā)展日益受到重視。
在薄膜光伏材料中，TiO2半導(dǎo)體尤為突出，一方面，TiO2來(lái)源豐富，產(chǎn)量大，且TiO2無(wú)毒，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，可作為光催化劑用于光解水和光降解有機(jī)物，并可作為光電極材料用于光電轉(zhuǎn)換。另一方面，ZnS是II-VI族化合物半導(dǎo)體，具有閃鋅礦晶體結(jié)構(gòu)，直接躍遷型能帶結(jié)構(gòu)，ZnS具有禁帶寬(3.5～3.7eV)的優(yōu)點(diǎn)，其對(duì)太陽(yáng)光基本不吸收，這樣可以使更多的高能量光子被傳送到電極上，提高電池光電轉(zhuǎn)換效率。此外，ZnS不僅對(duì)人體無(wú)毒無(wú)害，而且ZnS薄膜在窗口層和吸收層之間起結(jié)構(gòu)緩沖、減小晶格適配度的作用，還能與吸收層結(jié)合好，電池轉(zhuǎn)換效率高，在所有太能電池緩沖層材料中，無(wú)毒無(wú)害ZnS是有毒的CdS的理想替代者。
因此，制備TiO2/ZnS薄膜必將對(duì)太陽(yáng)能電器件的發(fā)展應(yīng)用起到積極的推動(dòng)作用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了高轉(zhuǎn)換效率的超薄光電轉(zhuǎn)換膜，該復(fù)合薄膜不僅成本低廉、工藝簡(jiǎn)單，而且光電轉(zhuǎn)換性優(yōu)于單一薄膜的光電轉(zhuǎn)換性。
為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：
一種高轉(zhuǎn)換效率的超薄光電轉(zhuǎn)換膜，由二氧化鈦和硫化鋅復(fù)合而成，所述二氧化鈦的粒徑為25～50nm，硫化鋅的粒徑為20～50nm。
優(yōu)選的，所述高轉(zhuǎn)換效率的超薄光電轉(zhuǎn)換膜的制備方法，包括以下步驟：
(1)先將導(dǎo)電玻璃基片清洗，然后分別在丙酮和無(wú)水乙醇中超聲清洗，用酒精噴淋并烘干，將非導(dǎo)電面封閉保護(hù)起來(lái)，備用；
(2)將1～2mmol份鋅鹽、1～2mmol CH4N2S放入30份的溶劑中，使溶液中的物質(zhì)均勻混合，得到混合溶液A；
(3)采用含鈦化合物為原料，溶于混合溶液A中，加入乙酰丙酮作為抑制劑，然后在強(qiáng)烈攪拌下，滴入鹽酸無(wú)水乙醇的混合液到溶液中，90℃恒溫加熱2～8小時(shí)，得到混合體系B；
(4)將混合體系B均勻涂抹在導(dǎo)電玻璃基片上，烘干，得到前驅(qū)體薄膜樣品；
(5)將前驅(qū)體薄膜樣品置于支架上，放入有水合聯(lián)氨的可密閉容器，使前驅(qū)體薄膜樣品不與聯(lián)氨接觸，將裝有前軀體薄膜樣品的密閉容器放入烘箱中，加熱至120～180℃之間，保溫時(shí)間8～24h小時(shí)，然后冷卻到室溫取出，真空干燥，得到高轉(zhuǎn)換效率的超薄光電轉(zhuǎn)換膜。
優(yōu)選的，所述鋅鹽為氯化鋅、硫酸鋅、硝酸鋅、醋酸鋅中的一種。
優(yōu)選的，所述溶劑為、乙醇、乙二醇、鹽酸中的至少一種。
優(yōu)選的，所述含鈦化合物為鈦酸丁酯、四氯化鈦、硫酸鈦中的一種。
優(yōu)選的，所述乙酰丙酮與含鈦化合物的摩爾比為：0.1～1.5：1。
本發(fā)明有益效果：本發(fā)明通過(guò)制備復(fù)合薄膜，使得薄膜的光電轉(zhuǎn)換性提高了8.6％，光電轉(zhuǎn)換性明顯優(yōu)于單一薄膜的光電轉(zhuǎn)換性；且本發(fā)明不需要高溫高真空條件，對(duì)儀器設(shè)備要求低，生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)效率高，易于操作。所得硫化鋅光電薄膜有較好的連續(xù)性和均勻性，這種新工藝容易控制目標(biāo)產(chǎn)物的成分和結(jié)構(gòu)，為制備高性能的硫化鋅光電薄膜提供了一種低成本、可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)的方法。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
實(shí)施例1：
一種高轉(zhuǎn)換效率的超薄光電轉(zhuǎn)換膜，由二氧化鈦和硫化鋅復(fù)合而成，所述二氧化鈦的粒徑為25nm，硫化鋅的粒徑為20nm。
優(yōu)選的，所述高轉(zhuǎn)換效率的超薄光電轉(zhuǎn)換膜的制備方法，包括以下步驟：
(1)先將導(dǎo)電玻璃基片清洗，然后分別在丙酮和無(wú)水乙醇中超聲清洗，用酒精噴淋并烘干，將非導(dǎo)電面封閉保護(hù)起來(lái)，備用；
(2)將2mmol份氯化鋅、2mmol CH4N2S放入30份的乙醇和鹽酸的混合溶液中，使溶液中的物質(zhì)均勻混合，得到混合溶液A；
(3)采用1.5mmol鈦酸丁酯為原料，溶于混合溶液A中，加入0.15mmol乙酰丙酮作為抑制劑，然后在強(qiáng)烈攪拌下，滴入鹽酸無(wú)水乙醇的混合液到溶液中，90℃恒溫加熱4小時(shí)，得到混合體系B；
(4)將混合體系B均勻涂抹在導(dǎo)電玻璃基片上，烘干，得到前驅(qū)體薄膜樣品；
(5)將前驅(qū)體薄膜樣品置于支架上，放入有水合聯(lián)氨的可密閉容器，使前驅(qū)體薄膜樣品不與聯(lián)氨接觸，將裝有前軀體薄膜樣品的密閉容器放入烘箱中，加熱至160℃之間，保溫時(shí)間12h小時(shí)，然后冷卻到室溫取出，真空干燥，得到高轉(zhuǎn)換效率的超薄光電轉(zhuǎn)換膜。
實(shí)施例2：
一種高轉(zhuǎn)換效率的超薄光電轉(zhuǎn)換膜，由二氧化鈦和硫化鋅復(fù)合而成，所述二氧化鈦的粒徑為50nm，硫化鋅的粒徑為40nm。
優(yōu)選的，所述高轉(zhuǎn)換效率的超薄光電轉(zhuǎn)換膜的制備方法，包括以下步驟：
(1)先將導(dǎo)電玻璃基片清洗，然后分別在丙酮和無(wú)水乙醇中超聲清洗，用酒精噴淋并烘干，將非導(dǎo)電面封閉保護(hù)起來(lái)，備用；
(2)將1mmol份醋酸鋅、1mmol CH4N2S放入30份乙二醇和鹽酸的混合溶液中，使溶液中的物質(zhì)均勻混合，得到混合溶液A；
(3)采用1.5mmol四氯化鈦為原料，溶于混合溶液A中，加入0.1mmol乙酰丙酮作為抑制劑，然后在強(qiáng)烈攪拌下，滴入鹽酸無(wú)水乙醇的混合液到溶液中，90℃恒溫加熱2小時(shí)，得到混合體系B；
(4)將混合體系B均勻涂抹在導(dǎo)電玻璃基片上，烘干，得到前驅(qū)體薄膜樣品；
(5)將前驅(qū)體薄膜樣品置于支架上，放入有水合聯(lián)氨的可密閉容器，使前驅(qū)體薄膜樣品不與聯(lián)氨接觸，將裝有前軀體薄膜樣品的密閉容器放入烘箱中，加熱至120℃之間，保溫時(shí)間24h小時(shí)，然后冷卻到室溫取出，真空干燥，得到高轉(zhuǎn)換效率的超薄光電轉(zhuǎn)換膜。
實(shí)施例3：
一種高轉(zhuǎn)換效率的超薄光電轉(zhuǎn)換膜，由二氧化鈦和硫化鋅復(fù)合而成，所述二氧化鈦的粒徑為30nm，硫化鋅的粒徑為30nm。
優(yōu)選的，所述高轉(zhuǎn)換效率的超薄光電轉(zhuǎn)換膜的制備方法，包括以下步驟：
(1)先將導(dǎo)電玻璃基片清洗，然后分別在丙酮和無(wú)水乙醇中超聲清洗，用酒精噴淋并烘干，將非導(dǎo)電面封閉保護(hù)起來(lái)，備用；
(2)將1.5mmol份硫酸鋅、1mmol CH4N2S放入30份的乙醇中，使溶液中的物質(zhì)均勻混合，得到混合溶液A；
(3)采用15mL硫酸鈦為原料，溶于混合溶液A中，加入0.12mmol乙酰丙酮作為抑制劑，然后在強(qiáng)烈攪拌下，滴入鹽酸無(wú)水乙醇的混合液到溶液中，90℃恒溫加熱8小時(shí)，得到混合體系B；
(4)將混合體系B均勻涂抹在導(dǎo)電玻璃基片上，烘干，得到前驅(qū)體薄膜樣品；
(5)將前驅(qū)體薄膜樣品置于支架上，放入有水合聯(lián)氨的可密閉容器，使前驅(qū)體薄膜樣品不與聯(lián)氨接觸，將裝有前軀體薄膜樣品的密閉容器放入烘箱中，加熱至180℃之間，保溫時(shí)間8h小時(shí)，然后冷卻到室溫取出，真空干燥，得到高轉(zhuǎn)換效率的超薄光電轉(zhuǎn)換膜。
需要說(shuō)明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語(yǔ)僅僅用來(lái)將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開(kāi)來(lái)，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒(méi)有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒(méi)有更多限制的情況下，由語(yǔ)句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。
以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。