[发明专利]一种反蛋白石复合结构太阳能电池的制备方法

权利要求书

1.一种反蛋白石复合结构太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)胶体晶体模板的制备

将经清洗的导电基片以与液面呈60-90°的角度浸入胶体微球乳液中，待溶剂完全挥发后，即在基片表面得到呈面心立方的自组装胶体晶体模板；

(2)填充二氧化钛

(2A)配置二氧化钛溶胶：

配制溶液1：将钛酸丁酯与无水乙醇混合，搅拌15～20min；

配制溶液2：将超纯水、无水乙醇和37wt％浓盐酸混合，搅拌15～20min；或者，将无水乙醇与37wt％浓盐酸混合，搅拌15～20min；

将溶液2加入溶液1中制备成二氧化钛溶胶；

所述溶液1和溶液2的体积比为1:1；

(2B)将二氧化钛溶胶充分填充入模板胶体微球的间隙；

(2C)将填充二氧化钛的模板中的模板去除后，得到三维有序大孔二氧化钛光子晶体，即二氧化钛反蛋白石结构；

(3)填充氧化亚铜

将氧化亚铜电沉积到步骤(2C)得到的二氧化钛反蛋白石结构上，得到反蛋白石复合结构TiO₂/Cu₂O太阳能电池。

2.根据权利要求1所述的一种反蛋白石复合结构太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的导电基片为硅片、铜片、镍片或镍铬合金。

3.根据权利要求1所述的一种反蛋白石复合结构太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的胶体微球乳液为质量分数0.01％-3％、粒径大小分布100nm-1000nm、单分散性能好、粒径偏差<5％的二氧化硅、聚苯乙烯或者聚甲基丙烯酸甲酯微球乳液；其中，配制微球乳液的溶剂为超纯水和无水乙醇中的一种或者两种的混合物。

4.根据权利要求1所述的一种反蛋白石复合结构太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，将经清洗的导电基片以与液面呈60-75°的角度浸入胶体微球乳液中。

5.根据权利要求1所述的一种反蛋白石复合结构太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的自组装胶体晶体模板的制备条件为：于温度为50-65℃的恒温箱中放置24-72小时，保持恒温箱内相对湿度为60％-80％。

6.根据权利要求1所述的一种反蛋白石复合结构太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤(2A)所述的钛酸丁酯与无水乙醇的体积比为(3-5)：(10-25)；所述的超纯水：无水乙醇：37wt％浓盐酸的体积比为(0.1-1)：(10-25)：(0.01-0.1)；所述的无水乙醇与37wt％浓盐酸的体积比为(20-25)：0.04。

7.根据权利要求1所述的一种反蛋白石复合结构太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤(2B)所述的将二氧化钛溶胶充分填充入模板胶体微球的间隙的方法为：将胶体晶体模板浸入二氧化钛溶胶中，浸渍2～5s后提拉上来，反复提拉3～6次。

8.根据权利要求1所述的一种反蛋白石复合结构太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤(2C)所述的去除模板的方法为：用四氢呋喃、甲苯或氢氟酸浸泡2～18h，或者通过400-500℃煅烧6-10h。

9.根据权利要求1所述的一种反蛋白石复合结构太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述的电沉积方法为：以二氧化钛反蛋白石结构为工作电极，铂片作为对电极，Ag/AgCl₂作为参比电极，电解液组成为0.25-0.5mol/LCuSO₄·5H₂O，3-4mol/L乳酸，pH＝9；在还原电位为-0.25v～-0.45v，温度为50～60℃下，进行恒电位沉积氧化亚铜10-90min。

10.根据权利要求1所述的一种反蛋白石复合结构太阳能电池的制备方法，其特征在于，将自组装胶体晶体模板固化后再填充二氧化钛；其中，由二氧化硅微球制备的模板固化温度为100～200℃，固化时间为20～40min；由聚苯乙烯微球或聚甲基丙烯酸甲酯微球制备的模板固化温度为80～90℃，固化时间为10～20min。