[发明专利]一种高效热光伏电池制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体涉及到一种高效热光伏电池制备方法。

背景技术

太阳能电池是一种有效地吸收太阳辐射能，利用光生伏打效应把光能转换成电能的器件，当太阳光照在半导体P-N结(P-NJunction)上，形成新的空穴-电子对(V-Epair)，在P-N结电场的作用下，空穴由N区流向P区，电子由P区流向N区，接通电路后就形成电流。由于是利用各种势垒的光生伏特效应将太阳光能转换成电能的固体半导体器件，故又称太阳能电池或光伏电池，是太阳能电池阵电源系统的重要组件。太阳能电池主要有晶硅(Si)电池，三五族半导体电池(GaAs,Cds/Cu2S,Cds/CdTe,Cds/InP,CdTe/Cu2Te)，无机电池，有机电池等，其中晶硅太阳能电池居市场主流主导地位。晶硅太阳能电池的基本材料为纯度达99.9999％、电阻率在10Ω-cm以上的P型单晶硅，包括正面绒面、正面p-n结、正面减反射膜、正背面电极等部分。在组件封装为正面受光照面加透光盖片(如高透玻璃及EVA)保护，防止电池受外层空间范爱伦带内高能电子和质子的辐射损伤。

热光伏电池技术是将高温热辐射体的能量通过半导体P-N结直接转换成电能的技术,即利用半导体P-N结在近红外光照射下,产生光生伏特效应。其原理与传统太阳能电池相似,差别在光源利用不同。传统太阳能电池是利用太阳光或可见光(400-800nm),但热光伏电池则是利用红外线热辐射或火焰发出的红外线(800-2000nm)。

热光伏电池概念为上世纪60年代提出,目前美国和德国研究集中在制备方法相对简单的锑化镓(GaSb)同质P-N结热光伏电池,麻省理工学院林肯实验室C.A.WANG报导了MOVPE生长热光伏(TPV)用GaInAsSb合金材料研究进展,用与之晶格匹配的GaSb基材,所有前体均为有机金属；包括:TMGa,TMIn,TBAs,TMSb；n/p型参杂剂分别为DMTe和DMZn；材料质量取决于生长温度,In和As含量和衬底错取向度。得到了类镜面的表面形貌和室温光萤(PL)光谱,其峰值发射波长为2-2.59mm；X射线衍射,表面形貌和低温测量表明,生长温度由575℃下降至525℃及减少In,As含量都可使材料质量提高。1996年,美国的JXCrystals公司报导了基于GaSb电池的便携式小型热光伏发电系统,能源利用率接近90％,美国西华盛顿大学开发了一种热光伏动力汽车样品,装配8个GaSb热光伏系统组件,最高时速100英哩。

热光伏电池目前研究较多的有Si、Ge、GaSb、InGaSb、InGaAsSb及多量子阱(MQW)电池等。

发明内容

本发明提供了一种高效热光伏电池制备方法，采用不同于现有的光伏电池制备方法，相较于传统太阳能电池，具有制作简单、光电转换率高等特点。

具体技术方案如下：一种高效热光伏电池制备方法，包括以下步骤：

N型锑化镓片的清洗；

N型锑化镓片的表面碱制绒；

采用锌扩散法制备P+层；

折射率层的建立；

电极层的建立。

上述的制备方法，其中，所述N型锑化镓片的清洗的步骤包括：

N型锑化镓片的选取；

采用湿式化学清洗；

所述N型锑化镓片的选取步骤包括，N型锑化镓片为含有碲的N型锑化镓片，所述N型锑化镓片的电阻率为0.0085Ω-cm、禁带宽度为0.72eV、晶向为[100]；

所述采用湿式化学清洗的步骤包括，将N型锑化镓片先后置入HPM溶液、DHF溶液中清洗；所述在HPM溶液中清洗温度为温度70-90℃，在DHF溶液中清洗温度为25-30℃，其中HPM溶液配比为HCl:H₂O₂:H₂O＝1:1:5，DHF溶液配比为HF:H₂O＝1:95。

上述的制备方法，其中，所述N型锑化镓片的表面碱制绒的步骤包括：

将N型锑化镓片预清洗；

在N型锑化镓片的表面制绒；

所述将N型锑化镓片预清洗的步骤包括，将N型锑化镓片置入氢氧化钠和清洗剂混合的溶液中,在60-70℃的温度条件下，超声波震荡5min；