專利名稱:基于碳納米管薄膜的太陽能電池及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能電池及其制備技術(shù)，尤其涉及一種碳納米管薄膜作為光電轉(zhuǎn)換材料太陽能電池及其制備方法，屬于太陽能電池及納米材料應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
太陽能是當(dāng)今最清潔的能源，取之不盡、用之不竭。地球每40秒接收到的太陽能就相當(dāng)于210億桶石油的能量，相當(dāng)于目前全球一天所消耗的能源總和。太陽能的利用方式包括光能—熱能轉(zhuǎn)換、光能—電能轉(zhuǎn)換、光能—化學(xué)能轉(zhuǎn)換。太陽能電池是光能—電能轉(zhuǎn)換的典型例子，是利用半導(dǎo)體材料的光生伏特原理制成的。根據(jù)半導(dǎo)體光電轉(zhuǎn)換材料種類不同，太陽能電池可以分為硅基太陽能電池、砷化鎵太陽能電池、銅銦鎵硒薄膜太陽能電池、有機(jī)薄膜太陽能電池等。目前，市場上太陽能電池以硅基為主，占90％以上，包括單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池、非晶硅薄膜太陽能電池、多晶硅薄膜太陽能電池。理論上，單晶硅太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率可以達(dá)26％。但是，實(shí)際應(yīng)用的硅基太陽能電池的光轉(zhuǎn)換效率要遠(yuǎn)低于理論值，而國內(nèi)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的太陽能電池的效率通常小于15％。
為了提高硅基太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率，人們采用了背表電場、淺結(jié)、絨面、減反射膜等技術(shù)可以提高太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。1999年澳大利亞新南威爾士大學(xué)Green MA等人(GreenMA et al.，IEEE Trans.Electron Devices，1999，461940-1947)所制備的鈍化發(fā)射區(qū)單晶硅太陽能電池轉(zhuǎn)換效率為24.7％，已接近硅太陽能電池的理論上限。多晶硅太陽能電池的制造成本低于單晶硅太陽能電池，但其晶界對轉(zhuǎn)化效率有一定的影響，1999年澳大利亞新南威爾士大學(xué)Zhao JH等人(Zhao JH et al.，IEEE Trans.Electron Devices，1999，461978-1983)所制備的鈍化發(fā)射區(qū)多晶硅太陽能電池轉(zhuǎn)換效率達(dá)19.8％。非晶硅對太陽光的吸收系數(shù)高，降低了硅材料的使用量，通過研究，實(shí)驗室所制備的單結(jié)、雙結(jié)和多結(jié)非晶硅太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率可以分別達(dá)到6～8％，10％和13％(趙玉文.物理，2004，3399-105)。多晶硅薄膜太陽能電池既具有晶體硅太陽能電池高效、穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，同時又具有薄膜太陽能電池節(jié)省材料的優(yōu)點(diǎn)，目前實(shí)驗室效率可達(dá)18％，北京太陽能研究所許穎等人(Xu Y et al.，Acta Energiae Solaris Sinica，2002，23108-110)采用快速熱化學(xué)氣相沉積技術(shù)在模擬非硅襯底上制備了多晶硅薄膜電池，并制作減反射膜，其轉(zhuǎn)換效率可達(dá)10.21％。
目前，硅基太陽能電池制造工藝復(fù)雜，完全使用硅作為光電轉(zhuǎn)換的材料，要獲得高轉(zhuǎn)換效率的硅太陽能電池，需要制備出高純度的原料硅。目前原料硅的制備工藝遠(yuǎn)不能滿足太陽能電池發(fā)展的需要，并且制備原料硅需要消耗大量的電能，這提高了硅太陽能電池的成本，并且對環(huán)境產(chǎn)生很大的污染。因此發(fā)展其他類型的太陽能電池，減少太陽能電池中的硅用量就具有重要的戰(zhàn)略意義。人們對有機(jī)及塑料太陽能電池進(jìn)行了研究。1998年Gratzel M等人(Bach U et al.，Nature，1998，395583-585)利用OMeTAD作為空穴傳輸材料，得到0.74％的光電轉(zhuǎn)換效率。高分子材料具有易于加工的特點(diǎn)，部分高分子材料具有光電活性，人們根據(jù)這方面的特點(diǎn)研制了聚合物的太陽能電池。1993年，Sariciftci NS等人(Sariciftci NS etal.，Appl.Phys.Lett.，1993，62585-587)研制成功了第一個聚合物/C60的太陽能電池。
碳納米管是由一層或者數(shù)層石墨層片按照一定螺旋角卷曲而成的一維納米材料。理論計算和實(shí)測結(jié)果表明，根據(jù)碳納米管的幾何結(jié)構(gòu)不同，碳納米管既可能是導(dǎo)體，也可能是半導(dǎo)體。Satio等人(Satio R，et al.，Mater.Sci.Eng.B，19185-191)經(jīng)過理論分析表明，約有1/3的單壁碳納米管是導(dǎo)體性的，而2/3的是半導(dǎo)體性的。研究發(fā)現(xiàn)，碳納米管的能隙寬度可以從0改變到與硅的相當(dāng)，這表明了碳納米管將在半導(dǎo)體領(lǐng)域中扮演重要的角色。如果將碳納米管作為太陽能吸收轉(zhuǎn)換材料，則可以吸收不同波長的太陽光。研究表明，碳納米管具有很高的導(dǎo)電能力，其載流能力可以高達(dá)109A/cm2量級。Ugarte等人(de Heer WA et al.，Science，1995，268845-847)發(fā)現(xiàn)，碳納米管的徑向電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于軸向電阻，這種電阻各向異性隨著溫度的降低而增大。Li等人(Li SD，et al.，Nano Lett.2004，42003-2007)研究結(jié)果表明，單壁碳納米管絲的軸向電阻率僅為1.4×10-8Ω·cm量級，表明了碳納米管具有優(yōu)異的導(dǎo)電性能。本研究小組的曹安源博士研究表明，碳納米管具有很高的吸收太陽光能力，在可見光和紅外光區(qū)的吸收率高達(dá)99％以上，這表明，如果將碳納米管應(yīng)用在太陽能電池領(lǐng)域，將具有傳統(tǒng)材料無可比擬的優(yōu)勢。Singha A等人(Singha A et al.，Nano.Lett.2003，3383-388)論證了單壁碳納米管的吸收光譜覆蓋了可見光到紅外的范圍。上海交通大學(xué)LiuLY等人(Liu LY，et al.，Sens.Actuator A-Phys，2004，116394-397)發(fā)現(xiàn)，多壁碳納米管在紅外光的照射下可以產(chǎn)生光電流，可以作為紅外的探測材料。Wei JQ等人(Wei JQ，et al.，Small，2006，2988-993)研究發(fā)現(xiàn)，宏觀碳納米管束在激光(波長從遠(yuǎn)紅外到可見光范圍)照射下可以產(chǎn)生光電流。
鑒于碳納米管在電學(xué)等方面具有優(yōu)異的性能，碳納米管可能在太陽能電池中得到應(yīng)用。實(shí)際上，基于碳納米管的光電轉(zhuǎn)換研究早在2005年就已經(jīng)開展。早期的研究工作主要基于碳納米管復(fù)合材料太陽能電池的研究工作，其中包括碳納米管與聚合物等復(fù)合作為光電轉(zhuǎn)換的材料。Landi BJ等人(Landi BJ et al.，Prog.Photovoltaics，2005，13165-172)將單壁碳納米管與聚三辛基噻吩共混，所測得的太陽能電池開路電壓為0.98 V，短路電流為0.12mA/cm2。Kymakis E等人(Kymakis E et al.，J.Phys.D-Appl.Phys.，2006，391058-1062)對單壁碳納米管與聚三辛基噻吩共混后得到的太陽能電池進(jìn)行了退火處理，在最佳退火溫度120℃下保溫5min后，所測得的太陽能電池開路電壓為0.75V，短路電流為0.5mA/cm2。
這些基于碳納米管復(fù)合材料的太陽能電池，是將粉術(shù)狀的碳納米管與聚合物等材料共混，碳納米管間的相互結(jié)合較弱，這些碳納米管間的界面與碳納米管本體存在很大的差異，因此導(dǎo)致較大的電阻并使電子空穴對容易發(fā)生復(fù)合；同時由于使用聚合物，容易發(fā)生老化，使太陽能電池的效率降低。因此這些碳納米管復(fù)合材料的太陽能電池轉(zhuǎn)換效率很低，研究新型的碳納米管太陽能電池具有重要意義。
目前現(xiàn)有技術(shù)中已成功制取性能優(yōu)異的碳納米管宏觀體，包括了單壁碳納米管長絲(專利號ZL02100684.9；Zhu HW et al.，Science，2002，296884-886)、雙壁碳納米管長絲及薄膜(專利號ZL03143102.X；Wei JQ et al.，J Phys Chem B，2004，1088844-8847)和定向碳納米管陣列(Zhang XF et al.，Chem.Phys.Lett.2002，362285-290)以及大面積、超薄碳納米管薄膜(專利申請?zhí)?00510123986.2，公開號CN1803594)的制備。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的太陽能電池轉(zhuǎn)換效率低、制作工藝復(fù)雜以及使用壽命較低的不足和缺陷，提供一種基于碳納米管薄膜的太陽能電池及其制備方法，旨在利用碳納米管的電學(xué)和光學(xué)特性，獲得較好的太陽能電池轉(zhuǎn)換效率和較長的使用壽命。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下本發(fā)明提出的一種基于碳納米管薄膜的太陽能電池，依次含有背電極、硅片襯底、光電轉(zhuǎn)換材料以及上電極，其特征在于光電轉(zhuǎn)換材料采用碳納米管薄膜，該碳納米管薄膜同時作為上電極。
本發(fā)明還提供了上述基于碳納米管薄膜的太陽能電池的制備方法，具體工藝步驟如下1)使用銀膠將銅網(wǎng)粘在硅片襯底一側(cè)表面上，待銀膠固化，以銅網(wǎng)作為碳納米管薄膜太陽能電池的背電極；或在硅片襯底一側(cè)表面蒸鍍Ti/Pd/Ag金屬薄膜，以Ti/Pd/Ag金屬薄膜作為碳納米管薄膜太陽能電池的背電極，并用導(dǎo)線引出；2)將純化處理后鋪展為厚度50～200 nm的碳納米管薄膜，轉(zhuǎn)移到硅片襯底的另一側(cè)表面上，使碳納米管薄膜與硅片襯底緊密接觸，碳納米管薄膜作為光電轉(zhuǎn)換材料，同時作為上電極，并用導(dǎo)線引出。
本發(fā)明還提供了另一種基于碳納米管薄膜的太陽能電池，依次含有背電極、硅片襯底、光電轉(zhuǎn)換材料以及上電極，其特征在于光電轉(zhuǎn)換材料采用碳納米管薄膜，在所述的碳納米管薄膜的上面設(shè)有透明導(dǎo)電薄膜，在透明導(dǎo)電薄膜上面設(shè)有透明材料基底，所述的透明導(dǎo)電薄膜作為上電極。
本發(fā)明提供的上述另一種基于碳納米管薄膜的太陽能電池的制備方法，具體工藝步驟如下1)在透明材料的基底上的一側(cè)沉積透明導(dǎo)電薄膜；2)使用銀膠將銅網(wǎng)粘在硅片襯底一側(cè)表面上，待銀膠固化，以銅網(wǎng)作為碳納米管薄膜太陽能電池的背電極；或在硅片襯底一側(cè)表面蒸鍍Ti/Pd/Ag金屬薄膜，以Ti/Pd/Ag金屬薄膜作為碳納米管薄膜太陽能電池的背電極，并用導(dǎo)線引出；
3)將純化處理后鋪展的碳納米管薄膜，轉(zhuǎn)移到硅片襯底的另一側(cè)表面上；將已沉積透明材料上的透明導(dǎo)電薄膜與碳納米管薄膜緊密接觸；4)以透明導(dǎo)電薄膜作為碳納米管薄膜太陽能電池的上電極，并用導(dǎo)線引出。
本發(fā)明的上述技術(shù)方案中，其特征還在于所述的碳納米管薄膜為單壁碳納米管、雙壁碳納米管或定向碳納米管薄膜，其厚度為50～200 nm。所述的透明導(dǎo)電薄膜為氧化鋅鋁或氧化銦錫。
本發(fā)明以碳納米管薄膜作為太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換材料，電池的制備方法簡單，相對于傳統(tǒng)的硅基太陽能電池，理論上硅的使用量至少降低一半，因此，其制造成本低廉；又由于碳納米管對于光的吸收包括了紅外光、可見光以及紫外光范圍，即使不制備絨面、減反射層，也可對太陽光具有很強(qiáng)的吸收，因此有助于提高太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率；相對于一般的碳納米管/聚合物的太陽能電池，本發(fā)明所用的碳納米管宏觀形態(tài)為連續(xù)的膜狀，組成薄膜的碳納米管管束間具有很強(qiáng)的結(jié)合力，致使管束間的界面電阻很小，有利于電荷的傳導(dǎo)，同時由于未使用有機(jī)物，提高了太陽能電池的使用壽命。目前所制備的基于碳納米管薄膜的太陽能電池，其開路電壓超過0.45V，短路電流超過0.5mA/cm2，具有潛在的應(yīng)用前景。
圖1為以碳納米管薄膜為光電轉(zhuǎn)換材料和上電極的碳納米管薄膜太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為以碳納米管薄膜為光電轉(zhuǎn)換材料，以透明導(dǎo)電薄膜為上電極的碳納米管薄膜太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為沉積在硅片襯底上的碳納米管薄膜的掃描電鏡照片。
具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。
圖1為本發(fā)明提供的以碳納米管薄膜為光電轉(zhuǎn)換材料和上電極的碳納米管薄膜太陽能電池實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。該碳納米管薄膜太陽能電池含有背電極3、硅片襯底2和碳納米管薄膜1，碳納米管薄膜作為光電轉(zhuǎn)換材料，同時作為上電極。本實(shí)施例中，背電極通過以下方法制備，使用銀膠將銅網(wǎng)粘在硅片襯底的一側(cè)表面上，通過紅外燈加熱，或?qū)⑵渲糜诟稍锵鋬?nèi)，將銀膠固化，以銅網(wǎng)作為背電極；或者在硅片襯底表面蒸鍍Ti/Pd/Ag金屬薄膜作為背電極，也可以采用常規(guī)太陽能電池背電極的制備方法實(shí)現(xiàn)。碳納米管薄膜可采用單壁碳納米管、雙壁碳納米管或定向碳納米管薄膜，例如采用化學(xué)氣相沉積法制備的單壁碳納米管(專利號ZL02100684.9；Zhu HW et al.，Science，2002，296884-886)、雙壁碳納米管(專利號ZL 03 1 43102.X；Wei JQ et al.，J Phys Chem B，2004，1088844-8847)或定向碳納米管(Zhang XF et al.，Chem.Phys.Lett.2002，362285-290)。將上述方法制備的碳納米管或薄膜需要進(jìn)行純化處理在空氣中氧化、雙氧水浸泡、鹽酸浸泡去除非晶碳和催化劑顆粒，得到較純凈的碳納米管，這時所得到的碳納米管相互團(tuán)聚；將其置于去離子水中，滴加乙醇、丙酮等有機(jī)溶劑，碳納米管便在去離子水表面鋪展為碳納米管薄膜(專利申請?zhí)?00510123986.2，公開號CN1803594)，其厚度為50～200nm。將所得到的碳納米管薄膜轉(zhuǎn)移到硅片襯底未制備背電極的一側(cè)表面，使用紅外燈、干燥箱等使其干燥，碳納米管薄膜便與硅片襯底緊密結(jié)合。使用銀膠將導(dǎo)線分別粘在碳納米管薄膜和背電極上，作為電池的上電極和背電極引出。
圖2為以碳納米管薄膜為光電轉(zhuǎn)換材料，以透明導(dǎo)電薄膜為上電極的碳納米管薄膜太陽能電池實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。碳納米管薄膜太陽能電池含有背電極3、硅片襯底2、碳納米管薄膜1、透明導(dǎo)電薄膜5和透明材料4。碳納米管薄膜作為光電轉(zhuǎn)換材料，透明導(dǎo)電薄膜作為上電極。以石英片、載玻片為透明材料，在其上沉積氧化鋅鋁或氧化銦錫透明導(dǎo)電薄膜。本實(shí)施例中，背電極通過以下方法制備，使用銀膠將銅網(wǎng)粘在硅片襯底的一側(cè)表面上，通過紅外燈加熱，或?qū)⑵渲糜诟稍锵鋬?nèi)，將銀膠固化，以銅網(wǎng)作為背電極；或者在硅片襯底表面蒸鍍Ti/Pd/Ag金屬薄膜作為背電極，也可以采用常規(guī)太陽能電池背電極的制備方法實(shí)現(xiàn)。碳納米管薄膜可采用單壁碳納米管、雙壁碳納米管或定向碳納米管薄膜，例如采用化學(xué)氣相沉積法制備的單壁碳納米管(專利號ZL 02 1 00684.9；Zhu HW et al.，Science，2002，296884-886)、雙壁碳納米管(專利號ZL 03 143102.X；Wei JQ et al.，J Phys Chem B，2004，1088844-8847)或定向碳納米管(Zhang XF et al.，Chem.Phys.Lett.2002，362285-290)。將上述方法制備的碳納米管或薄膜需要進(jìn)行純化處理在空氣中氧化、雙氧水浸泡、鹽酸浸泡去除非晶碳和催化劑顆粒，得到較純凈的碳納米管，這時所得到的碳納米管相互團(tuán)聚；將其置于去離子水中，滴加乙醇、丙酮等有機(jī)溶劑，碳納米管便在去離子水表面鋪展為碳納米管薄膜(專利申請?zhí)?00510123986.2，公開號CN1803594)，其厚度為50～200nm。將所得到的碳納米管薄膜轉(zhuǎn)移到硅片襯底未制備背電極的一側(cè)表面，使用紅外燈、干燥箱等使其干燥，碳納米管薄膜便與硅片襯底緊密結(jié)合。將沉積在石英片或載玻片上的透明導(dǎo)電薄膜5與碳納米管薄膜1緊密接觸，作為上電極。使用銀膠將導(dǎo)線粘在透明導(dǎo)電薄膜5和背電極3上，作為電池的上電極和背電極引出。
實(shí)施例1(1)使用銀膠將銅網(wǎng)粘在硅片襯底2一側(cè)表面，固化24小時，作為碳納米管薄膜太陽能電池的背電極3，并用導(dǎo)線引出；(2)將純化處理后的雙壁碳納米管置于去離子水中，此時碳納米管呈團(tuán)聚狀，在其上滴加乙醇溶液，雙壁碳納米管鋪展為厚度100nm的薄膜；(3)將鋪展后的雙壁碳納米管薄膜再轉(zhuǎn)移到硅片襯底2未制備背電極3的一側(cè)表面上；(4)在紅外燈下將雙壁碳納米管薄膜烤干，雙壁碳納米管薄膜則與硅片襯底緊密接觸。以雙壁碳納米管薄膜作為太陽能電池的上電極，并用導(dǎo)線引出。
經(jīng)實(shí)際測量，該碳納米管薄膜太陽能電池的開路電壓為0.45V，短路電流為0.5mA/cm2。
實(shí)施例2(1)使用銀膠將銅網(wǎng)粘在硅片襯底2一側(cè)表面，在紅外燈下對銅網(wǎng)進(jìn)行烘烤3小時，使其固化，作為碳納米管薄膜太陽能電池的背電極3，并用導(dǎo)線引出；(2)將純化處理后的單壁碳納米管置于去離子水中，此時碳納米管呈團(tuán)聚狀，在其上滴加丙酮溶液，單壁碳納米管鋪展為厚度50nm的薄膜；(3)將鋪展為后單壁碳納米管薄膜1在轉(zhuǎn)移到硅片襯底2未制備背電極的一側(cè)表面上；(4)將步驟(3)所得到的單壁碳納米管薄膜和硅片襯底結(jié)合體置于干燥箱內(nèi)，溫度50℃保溫3h，使單壁碳納米管薄膜與硅片襯底緊密接觸。以單壁碳納米管薄膜作為太陽能電池的上電極，并用導(dǎo)線引出。
其測量結(jié)果與實(shí)施例1接近。
實(shí)施例3(1)將用丙酮擦拭干凈的載玻片4放入中頻交流磁控濺射鍍膜機(jī)內(nèi)。以氧化鋅鋁為靶材，使載玻片溫度為250℃，本底真空為3.0×10-3Pa，氬氣壓力為0.8Pa，靶功率密度為3W/cm2，沉積時間70s。通過沉積得到厚度100nm左右的氧化鋅鋁薄膜5；(2)使用銀膠將銅網(wǎng)粘在硅片襯底2一側(cè)表面，在紅外燈下對銅網(wǎng)進(jìn)行烘烤3小時，使其固化，作為碳納米管薄膜太陽能電池的背電極3，并用導(dǎo)線引出；(3)將制備的定壁碳納米管超聲1h，使其充分分散；(4)將充分分散的碳納米管在轉(zhuǎn)移到硅片襯底未制備背電極的一側(cè)表面上，得到厚度為200nm的碳納米管薄膜1；(5)在紅外燈下將碳納米管薄膜烤干，使碳納米管薄膜1與硅片襯底2緊密接觸；(6)將沉積在載玻片4上的氧化鋅鋁薄膜5與鋪在硅片襯底2上的碳納米管薄膜1緊密接觸；(7)以氧化鋅鋁薄膜5作為碳納米管薄膜太陽能電池的上電極，并用導(dǎo)線引出。
其測量結(jié)果與實(shí)施例1接近。
實(shí)施例4(1)將用乙醇擦拭干凈的石英片4放入中頻交流磁控濺射鍍膜機(jī)內(nèi)。以氧化銦錫為靶材，使石英片溫度為350℃，本底真空為3.0×10-3Pa，氬氣壓力為1.0Pa，靶功率密度為3.5W/cm2，沉積時間60s。通過沉積得到厚度100nm左右的氧化銦錫薄膜5。
(2)在硅片襯底2的一側(cè)使用真空蒸鍍的方法沉積Ti/Pd/Ag，作為碳納米管薄膜太陽能電池的背電極3，并用導(dǎo)線引出；
(3)將純化處理后的雙壁碳納米管置于去離子水中，此時碳納米管呈團(tuán)聚狀，在其上滴加乙醇溶液，雙壁碳納米管鋪展為厚度100nm的薄膜1；(4)將鋪展后的雙壁碳納米管薄膜1轉(zhuǎn)移到硅片襯底2未蒸鍍電極的一側(cè)表面；(5)將步驟(4)所得到的雙壁碳納米管薄膜1和硅片襯底2結(jié)合體置于干燥箱內(nèi)，溫度50℃保溫3h，使雙壁碳納米管薄膜1與硅片襯底2緊密接觸；(6)將沉積在石英片4上的氧化銦錫薄膜5與鋪在硅片襯底2上的碳納米管薄膜1緊密接觸；(7)以氧化銦錫薄膜5作為碳納米管薄膜太陽能電池的上電極，并用導(dǎo)線引出。
其測量結(jié)果與實(shí)施例1接近。
權(quán)利要求
1.一種基于碳納米管薄膜的太陽能電池，依次含有背電極(3)、硅片襯底(2)、光電轉(zhuǎn)換材料以及上電極，其特征在于所述的光電轉(zhuǎn)換材料采用碳納米管薄膜(1)，該碳納米管薄膜同時作為上電極。
2.按照權(quán)利要求
1所述的一種基于碳納米管薄膜的太陽能電池，其特征在于所述的碳納米管薄膜(1)為單壁碳納米管、雙壁碳納米管或定向碳納米管薄膜，其厚度為50～200nm。
3.一種基于碳納米管薄膜的太陽能電池，依次含有背電極(3)、硅片襯底(2)、光電轉(zhuǎn)換材料以及上電極，其特征在于所述的光電轉(zhuǎn)換材料采用碳納米管薄膜(1)，在所述的碳納米管薄膜(1)的上面設(shè)有透明導(dǎo)電薄膜(5)，在透明導(dǎo)電薄膜(5)上面設(shè)有透明材料基底(4)，所述的透明導(dǎo)電薄膜(5)作為上電極。
4.按照權(quán)利要求
3所述的基于碳納米管薄膜的太陽能電池，其特征在于所述的透明導(dǎo)電薄膜(5)為氧化鋅鋁或氧化銦錫。
5.按照權(quán)利要求
3或4所述的一種基于碳納米管薄膜的太陽能電池，其特征在于所述的碳納米管薄膜(1)為單壁碳納米管、雙壁碳納米管或定向碳納米管薄膜，其厚度為50～200nm。
6.一種如權(quán)利要求
1所述的基于碳納米管薄膜的太陽能電池的制備方法，其特征在于該方法包括如下步驟1)使用銀膠將銅網(wǎng)粘在硅片襯底一側(cè)表面上，待銀膠固化，以銅網(wǎng)作為碳納米管薄膜太陽能電池的背電極；或在硅片襯底一側(cè)表面蒸鍍Ti/Pd/Ag金屬薄膜，以Ti/Pd/Ag金屬薄膜作為碳納米管薄膜太陽能電池的背電極；2)將純化處理后鋪展為薄膜的碳納米管，轉(zhuǎn)移到硅片襯底的另一側(cè)表面上，使碳納米管薄膜與硅片襯底緊密接觸，碳納米管薄膜作為光電轉(zhuǎn)換材料，同時作為上電極。
7.一種如權(quán)利要求
3所述的基于碳納米管薄膜的太陽能電池的制備方法，其特征在于該方法包括如下步驟1)在透明材料的基底的一側(cè)沉積透明導(dǎo)電薄膜；2)使用銀膠將銅網(wǎng)粘在硅片襯底一側(cè)表面上，待銀膠固化，以銅網(wǎng)作為碳納米管薄膜太陽能電池的背電極；或在硅片襯底一側(cè)表面蒸鍍Ti/Pd/Ag金屬薄膜，以Ti/Pd/Ag金屬薄膜作為碳納米管薄膜太陽能電池的背電極；3)將純化處理后鋪展的碳納米管薄膜，轉(zhuǎn)移到硅片襯底的另一側(cè)表面上；將已沉積在透明材料上的透明導(dǎo)電薄膜與碳納米管薄膜緊密接觸；4)以透明導(dǎo)電薄膜作為碳納米管薄膜太陽能電池的上電極，用導(dǎo)線引出。
專利摘要
基于碳納米管薄膜的太陽能電池及其制備方法，屬于太陽能電池及納米材料應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域：
。本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)是采用碳納米管薄膜為光電轉(zhuǎn)換材料，碳納米管薄膜同時作為上電極；或在碳納米管薄膜上設(shè)有透明導(dǎo)電薄膜，碳納米管薄膜作為光電轉(zhuǎn)換材料，透明導(dǎo)電薄膜作為上電極。本發(fā)明以碳納米管薄膜作為太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換材料，不僅進(jìn)一步提高了其光電轉(zhuǎn)換效率和使用壽命，而且電池的制備方法簡單，制造成本低廉。
文檔編號H01L31/0224GK1996620SQ200610169827
公開日2007年7月11日 申請日期2006年12月29日
發(fā)明者賈怡, 韋進(jìn)全, 舒勤科, 王昆林, 莊大明, 張弓, 劉文今, 駱建彬, 王志誠, 吳德海 申請人:清華大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan