[发明专利]纳米链太阳能电池的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，特别是涉及一种纳米链太阳能电池的制备方法。

背景技术

能源危机是当前世界各国面临的重大难题，开发可再生能源是缓解该问题的有效途径。在众多可再生能源中，太阳能因其具有资源丰富、分布广泛、清洁干净等优点而备受青睐。光伏发电是开发太阳能的一种主要形式，其原理是利用光生伏特效应制成光伏电池，将太阳的光能转换成电能。光伏电池主要分为硅、铜铟硒、砷化镓、碲化镉以及聚合物光伏电池等。现有工业生产的薄膜太阳能电池存在转换效率低、稳定性差、生产成本比较高等缺点。要想改变以上缺点，可以通过提高薄膜的制备工艺和技术参数，或者提高光的利用效率。第一种方法面临研发周期长、成本高、技术困难等问题，因此，提高光的利用效率是提高转换效率的重要手段，显得十分必要。要想提高太阳光的利用率，可以通过提高薄膜对太阳光的吸收率，而增加薄膜的厚度可以做到这点。但是，薄膜厚度越厚，势必会降低太阳能电池的稳定性，同时也会增加光生载流子的复合率，降低转换效率。由于纳米线(纳米链)具有一系列薄膜所不具备的性质，例如其具有对光高的吸收率、低的复合率，此外在纳米线(纳米链)的一端具有较强的电场(类似于针尖附近的电场)，因此对光生载流子具有较高的搜集效率。因此制备出高质量的、具备特定的织构、较低的缺陷、较高的纯度(高的主相比例)的纳米线(纳米链)是提高太阳能电池光电转换效率的有效手段。因此，如何制备出具有特定织构、高纯度的太阳能电池纳米线(纳米链)就显得十分必要。

目前纳米线及其制备方法的不足之处：

目前制备纳米线的方法主要包水热法，电化学法，溶胶-凝胶法，直接沉淀法，气相沉积法。不管哪种方法，都很难获得具有特定取向的纳米线，而且制备过程比较复杂。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有特定取向的纳米链太阳能电池的制备方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种纳米链太阳能电池的制备方法，该方法按以下步骤进行：

步骤1)制备电极

取耐高温材料制成的基片，以及用于覆盖基片的围壁，所述围壁包括侧壁、顶壁，所述围壁的燃烧/分解温度低于铁电材料的燃烧/分解温度，在基片的上端面制备下电极，在顶壁的下表面制备上电极；

步骤2)制备容器

将围壁固定在基片上，得到密封结构的容器；

步骤3)制备磁电性胶体

制备磁性纳米微粒、铁电性溶胶，将磁性纳米微粒加入铁电性溶胶中均匀混合，得到磁电性胶体，将磁电性胶体加入容器中；

步骤4)制备纳米链太阳能电池

对容器施加磁场，得到沿着磁场方向的磁性纳米链，施加磁场的同时烘烤容器，直至容器中的磁电性胶体变为凝胶状，然后煅烧容器，至少燃烧/分解掉容器的围壁顶壁后，得到纳米链太阳能电池。

步骤1)中，所述下电极采用脉冲激光沉积法、磁控溅射、溶胶-凝胶法中的一种制备。

步骤1)中，所述上电极采用脉冲激光沉积法、溶胶-凝胶法中的一种制备。

为了在光照时能够得到较大的光电流，优选地，所述容器的厚度既小于容器长度的1/5，又小于容器宽度的1/5，形成片状结构的容器。

为了在较低的温度下燃烧掉围壁，优选地，所述围壁的材料采用塑料。

为了便利地将围壁固定在基片上，优选地，步骤2)中，所述围壁粘接固定在基片上。

优选地，步骤3)中，所述磁性纳米微粒为CFO纳米微粒，所述铁电性溶胶为BTO溶胶。

为了将磁电性胶体加入容器中，优选地，步骤3)中，所述磁电性胶体用注射器注入容器中。

为了得到竖直方向的铁电纳米链，优选地，步骤4)中，沿竖直方向施加磁场，得到竖直方向的铁电纳米链。

为了方便烧蚀掉围壁，优选地，步骤4)中，磁电性胶体变为凝胶状之后去掉磁场，然后煅烧容器。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

1、制备方法简单，只需要将具有铁电性的微粒分散在一定的基液里面，形成铁电性液体。对铁电液体施加磁场使得铁电微粒形成链状。

2、在磁场作用下，具有铁电性的微粒能够发生转动，而且由于在液体中，所以磁场会比较小，由于布朗运动，在磁场下的转向更容易。在固体中需要施加相对较大的电场才能让改变极化方向，电场太大容易造成样品被击穿。

3、通过改变磁场的大小、方向、梯度大小，就可以很容易的调控铁电纳米链的长短粗细。