/硅納米線陣列異質結太陽能電池的方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于光伏材料技術領域，具體涉及一種溶液法制備MoOs/娃納米線陣列異 質結太陽能電池的方法。
【背景技術】
[000引平面娃片對入射光具有30%-40%的反射率，較低的光吸收效率降低了 Mo(V平面 娃異質結太陽能電池短路電流密度，進而導致光電轉換效率較低。娃納米線陣列除具有半 導體所具有的特殊性質外，還具有獨特的光學、電學和化學性能，在納米電子器件、光電子 器件W及新能源等方面顯示出良好的應用前景。對娃納米線陣列光吸收譜的測試發(fā)現(xiàn)，僅 需幾微米厚度的娃納米線陣列就可W實現(xiàn)高效的光吸收，送說明與現(xiàn)有的晶體娃光伏電池 (厚度> 100微米）相比，娃納米線陣列光伏電池在材料方面可W大大降低生產(chǎn)成本。
[0003] 娃納米線陣列的控制合成在過去的幾十年內(nèi)取得了很大的進展，由彭奎慶等人組 成的研究小組發(fā)現(xiàn)通過金屬催化化學刻蝕方法制備娃納米線陣列并將其應用于晶體娃太 陽能電池上，送種方法的特點是很容易制備出直徑均一規(guī)則排列的娃納米線陣列并適應納 米器件的需要。利用娃納米線陣列與有機物聚3, 4-己撐二氧喔吩和聚苯己帰礙酸鹽相結 合，制備的有機無機雜化太陽能電池效率已達13. 8%，但是由于有機物聚3, 4-己撐二氧喔 吩和聚苯己帰礙酸鹽溶液具有酸性，對金屬電極具有一定的腐蝕性，所W尋找一種能夠取 代有機物聚3, 4-己撐二氧喔吩和聚苯己帰礙酸鹽溶液的材料非常迫切。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明解決的技術問題是提供了一種成本低廉且工藝簡單的溶液法制備MoCV娃 納米線陣列異質結太陽能電池的方法。
[0005] 本發(fā)明為解決上述技術問題采用如下技術方案，溶液法制備MoOs/娃納米線陣列 異質結太陽能電池的方法，其特征在于具體步驟為： (1) 將娃基片依次用丙麗和酒精超聲震蕩后用雙氧水與硫酸的混合清洗液加熱煮沸 lOmin，其中雙氧水與硫酸的體積比為1:3 ; (2) 將步驟（1)清洗過的娃基片置于填充有HF-AgNOs腐蝕液的高壓反應蓋中，該 HF-AgNOs腐蝕液中HF與AgNO3的摩爾濃度分別為0. lmol/1，高壓反應蓋密封后放入烘箱中 于 50°C處理 30min ; (3) 從高壓反應蓋中取出娃基片，用去離子水將娃基片表面覆蓋的銀灰色金屬包覆物 清洗干凈，然后將娃基片置于王水中加熱煮沸2min去除娃基片表面的金屬包覆物及銀顆 粒； (4) 將娃基片用去離子水清洗干凈后放入質量濃度為10%的HF溶液中浸泡IOs去除娃 基片表面的自然氧化物，再用去離子水清洗干凈，然后用氮氣吹干后得到帶有納米線陣列 的娃基片備用； (5) 將0. 2g純度為99. 99%的鋼粉、20血己醇和0. 7血雙氧水置于反應蓋中并混合均 勻，然后將反應蓋密封后于6(TC反應2化得到無水氨化H氧化鋼，然后真空干燥備用； (6) 將無水氨化H氧化鋼溶于去離子水或異丙醇中形成Mo〇3溶液，將MoO 3溶液旋涂于 帶有納米線陣列的娃基片上，旋涂速率為SOOOrpm,旋涂時間40s，然后于140°C退火去除水 分或異丙醇溶劑； (7) 將步驟（6)處理后的娃基片分別錐上厚度為IOnm的透明導電銅電極作為正極和厚 度為IOOnm的鉛電極作為負極得到MoOs/娃納米線陣列異質結太陽能電池。
[0006] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有W下有益效果；利用無水氨化H氧化鋼易溶于水或異 丙醇的特性，將H氧化鋼作為空穴傳輸層，首先提出了將Mo化溶液旋涂于娃納米線陣列制 備異質結太陽能電池的方法，該方法無需高溫高真空設備，制得的異質結太陽能電池與真 空蒸錐法或有機物旋涂法制備的異質結太陽能電池相比能量轉換效率相當，但是本發(fā)明制 備的異質結太陽能電池穩(wěn)定性明顯提高。
【具體實施方式】
[0007] W下通過實施例對本發(fā)明的上述內(nèi)容做進一步詳細說明，但不應該將此理解為本 發(fā)明上述主題的范圍僅限于W下的實施例，凡基于本發(fā)明上述內(nèi)容實現(xiàn)的技術均屬于本發(fā) 明的范圍。
[0008] 實施例1 (1) 將娃基片依次用丙麗和酒精超聲震蕩后用雙氧水與硫酸的混合清洗液加熱煮沸 lOmin，其中雙氧水與硫酸的體積比為1:3 ; (2) 將步驟（1)清洗過的娃基片置于填充有HF-AgNOs腐蝕液的高壓反應蓋中，該 HF-AgNOs腐蝕液中HF與AgNO3的摩爾濃度分別為0.lmol/1，高壓反應蓋密封后放入烘箱中 于 50°C處理 30min; (3) 從高壓反應蓋中取出娃基片，用去離子水將娃基片表面覆蓋的銀灰色金屬包覆物 清洗干凈，然后將娃基片置于王水（V(肥1) :V(HN03) =3:1)中加熱煮沸2min去除娃基片表面 的金屬包覆物及銀顆粒； (4) 將娃基片用去離子水清洗干凈后放入質量濃度為10%的HF溶液中浸泡IOs去除娃 基片表面的自然氧化物，再用去離子水清洗干凈，然后用氮氣吹干后得到帶有納米線陣列 的娃基片備用； (5) 將0. 2g純度為99. 99%的鋼粉、20血己醇和0. 7血雙氧水置于反應蓋中并混合均 勻，然后將反應蓋密封后于60°C反應2化得到無水氨化H氧化鋼，然后真空干燥備用； (6) 將無水氨化H氧化鋼溶于去離子水或異丙醇中形成Mo〇3溶液，將MoO 3溶液旋涂于 帶有納米線陣列的娃基片上，旋涂速率為SOOOrpm,旋涂時間40s，然后于140°C退火去除水 分或異丙醇溶劑； (7) 將步驟（6)處理后的娃基片分別錐上厚度為10皿的透明導電銅電極作為正極和厚 度為IOOnm的鉛電極作為負極得到Mo化/娃納米線陣列異質結太陽能電池。
[000引對比例1 (1) 將娃基片依次用丙麗和酒精超聲震蕩后用雙氧水與硫酸的混合清洗液加熱煮沸 lOmin，其中雙氧水與硫酸的體積比為1:3 ; (2) 將步驟（1)清洗過的娃基片置于填充有HF-AgNOs腐蝕液的高壓反應蓋中，該 HF-AgN03腐蝕液中HF與AgNO3的摩爾濃度分別為0.lmol/1，高壓反應蓋密封后放入烘箱中 于 50°C處理 30min; (3) 從高壓反應蓋中取出娃基片，用去離子水將娃基片表面覆蓋的銀灰色金屬包覆物 清洗干凈，然后將娃基片置于王水（V(肥1) :V(HN03) =3:1)中加熱煮沸2min去除娃基片表面 的金屬包覆物及銀顆粒； (4) 將娃基片用去離子水清洗干凈后放入質量濃度為10%的HF溶液中浸泡IOs去除娃 基片表面的自然氧化物，再用去離子水清洗干凈，然后用氮氣吹干后得到帶有納米線陣列 的娃基片備用； (5) 將聚3, 4-己撐二氧喔吩和聚苯己帰礙酸鹽溶液旋涂于帶有納米線陣列的娃基片 上，旋涂速率為5000巧m，旋涂時間40s，然后于140°C退火去除溶劑； (6) 將步驟（5)處理后的娃基片分別錐上厚度為IOnm的透明導電銅電極作為正極和厚 度為IOOnm的鉛電極作為負極得到異質結太陽能電池。
[0010] 對比例2 (1) 將娃基片依次用丙麗和酒精超聲震蕩后用雙氧水與硫酸的混合清洗液加熱煮沸 lOmin，其中雙氧水與硫酸的體積比為1:3 ; (2) 將步驟（1)清洗過的娃基片置于填充有HF-AgNOs腐蝕液的高壓反應蓋中，該 HF-AgNOs腐蝕液中HF與AgNO3的摩爾濃度分別為0.lmol/1，高壓反應蓋密封后放入烘箱中 于 50°C處理 30min; (3) 從高壓反應蓋中取出娃基片，用去離子水將娃基片表面覆蓋的銀灰色金屬包覆物 清洗干凈，然后將娃基片置于王水（V(肥1) :V(HN03) =3:1)中加熱煮沸2min去除娃基片表面 的金屬包覆物及銀顆粒； (4) 將娃基片用去離子水清洗干凈后放入質量濃度為10%的HF溶液中浸泡IOs去除娃 基片表面的自然氧化物，再用去離子水清洗干凈，然后用氮氣吹干后得到帶有納米線陣列 的娃基片備用； (5) 將帶有納米線陣列的娃基片放入真空錐膜室，將H氧化鋼粉作為蒸發(fā)源，在帶有納 米線陣列的娃基片真空蒸錐一層厚度為50nm的H氧化鋼薄膜； (6) 將步驟（5)處理后的娃基片分別錐上厚度為IOnm的透明導電銅電極作為正極和厚 度為IOOnm的鉛電極作為負極得到MoOs/娃納米線陣列異質結太陽能電池。
[0011] 表1實施例1和對比例1-2制得的異質結太陽能電池性能
W上實施例描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征及優(yōu)點，本行業(yè)的技術人員應該了解， 本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在 不脫離本發(fā)明原理的范圍下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，送些變化和改進均落入本發(fā) 明保護的范圍內(nèi)。
【主權項】
1.溶液法制備M〇03/硅納米線陣列異質結太陽能電池的方法，其特征在于具體步驟 為： (1) 將硅基片依次用丙酮和酒精超聲震蕩后用雙氧水與硫酸的混合清洗液加熱煮沸 lOmin，其中雙氧水與硫酸的體積比為1:3 ; (2) 將步驟（1)清洗過的硅基片置于填充有HF-AgNOJi蝕液的高壓反應釜中，該 冊48勵3腐蝕液中HF與AgNO3的摩爾濃度分別為0.lmol/L，高壓反應釜密封后放入烘箱中 于 50°C處理 30min; (3) 從高壓反應釜中取出硅基片，用去離子水將硅基片表面覆蓋的銀灰色金屬包覆物 清洗干凈，然后將硅基片置于王水中加熱煮沸2min去除硅基片表面的金屬包覆物及銀顆 粒； (4) 將硅基片用去離子水清洗干凈后放入質量濃度為10%的HF溶液中浸泡10s去除硅 基片表面的自然氧化物，再用去離子水清洗干凈，然后用氮氣吹干后得到帶有納米線陣列 的石圭基片備用； (5) 將0. 2g純度為99. 99%的鑰粉、20mL乙醇和0. 7mL雙氧水置于反應釜中并混合均 勻，然后將反應釜密封后于60°C反應20h得到無水氫化三氧化鑰，然后真空干燥備用； (6) 將無水氫化三氧化鑰溶于去離子水或異丙醇中形成M〇03溶液，將M〇0 3溶液旋涂于 帶有納米線陣列的硅基片上，旋涂速率為5000rpm，旋涂時間40s，然后于140°C退火去除水 分或異丙醇溶劑； (7) 將步驟（6)處理后的硅基片分別鍍上厚度為10nm的透明導電銅電極作為正極和厚 度為100nm的鋁電極作為負極得到M〇03/硅納米線陣列異質結太陽能電池。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種溶液法制備MoO3/硅納米線陣列異質結太陽能電池的方法，屬于光伏材料技術領域。本發(fā)明的技術方案要點為：利用無水氫化三氧化鉬易溶于水或異丙醇的特性，將三氧化鉬作為空穴傳輸層，本發(fā)明首先提出了將MoO3溶液旋涂于硅納米線陣列制備異質結太陽能電池的方法，該方法無需高溫高真空設備，制得的異質結太陽能電池與真空蒸鍍法或有機物旋涂法制備的異質結太陽能電池相比能量轉換效率相當，但是本發(fā)明制備的異質結太陽能電池穩(wěn)定性明顯提高。
【IPC分類】H01L31/072, H01L31/18
【公開號】CN105336816
【申請?zhí)枴緾N201510724663
【發(fā)明人】蔣玉榮, 李忱, 李全鋒, 馬恒
【申請人】河南師范大學
【公開日】2016年2月17日
【申請日】2015年11月2日