[发明专利]一种高转换效率的超薄光电转换膜

说明书

技术领域

本发明涉及光电技术领域，具体涉及一种高转换效率的超薄光电转换膜。

背景技术

随着社会和经济的发展，我国能源消费总量剧增，能源危机及传统能源对环境造成的污日趋严重，因此开发利用清洁环保能源成为人类面临的重大课题。为了更充分地利用太阳能这种清洁、安全和环保的可再生资源，近年来太阳能电池材料的研究和发展日益受到重视。

在薄膜光伏材料中，TiO₂半导体尤为突出，一方面，TiO₂来源丰富，产量大，且TiO₂无毒，化学性质稳定，可作为光催化剂用于光解水和光降解有机物，并可作为光电极材料用于光电转换。另一方面，ZnS是II-VI族化合物半导体，具有闪锌矿晶体结构，直接跃迁型能带结构，ZnS具有禁带宽(3.5～3.7eV)的优点，其对太阳光基本不吸收，这样可以使更多的高能量光子被传送到电极上，提高电池光电转换效率。此外，ZnS不仅对人体无毒无害，而且ZnS薄膜在窗口层和吸收层之间起结构缓冲、减小晶格适配度的作用，还能与吸收层结合好，电池转换效率高，在所有太能电池缓冲层材料中，无毒无害ZnS是有毒的CdS的理想替代者。

因此，制备TiO₂/ZnS薄膜必将对太阳能电器件的发展应用起到积极的推动作用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了高转换效率的超薄光电转换膜，该复合薄膜不仅成本低廉、工艺简单，而且光电转换性优于单一薄膜的光电转换性。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种高转换效率的超薄光电转换膜，由二氧化钛和硫化锌复合而成，所述二氧化钛的粒径为25～50nm，硫化锌的粒径为20～50nm。

优选的，所述高转换效率的超薄光电转换膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)先将导电玻璃基片清洗，然后分别在丙酮和无水乙醇中超声清洗，用酒精喷淋并烘干，将非导电面封闭保护起来，备用；

(2)将1～2mmol份锌盐、1～2mmol CH₄N₂S放入30份的溶剂中，使溶液中的物质均匀混合，得到混合溶液A；

(3)采用含钛化合物为原料，溶于混合溶液A中，加入乙酰丙酮作为抑制剂，然后在强烈搅拌下，滴入盐酸无水乙醇的混合液到溶液中，90℃恒温加热2～8小时，得到混合体系B；

(4)将混合体系B均匀涂抹在导电玻璃基片上，烘干，得到前驱体薄膜样品；

(5)将前驱体薄膜样品置于支架上，放入有水合联氨的可密闭容器，使前驱体薄膜样品不与联氨接触，将装有前躯体薄膜样品的密闭容器放入烘箱中，加热至120～180℃之间，保温时间8～24h小时，然后冷却到室温取出，真空干燥，得到高转换效率的超薄光电转换膜。

优选的，所述锌盐为氯化锌、硫酸锌、硝酸锌、醋酸锌中的一种。

优选的，所述溶剂为、乙醇、乙二醇、盐酸中的至少一种。

优选的，所述含钛化合物为钛酸丁酯、四氯化钛、硫酸钛中的一种。

优选的，所述乙酰丙酮与含钛化合物的摩尔比为：0.1～1.5：1。

本发明有益效果：本发明通过制备复合薄膜，使得薄膜的光电转换性提高了8.6％，光电转换性明显优于单一薄膜的光电转换性；且本发明不需要高温高真空条件，对仪器设备要求低，生产成本低，生产效率高，易于操作。所得硫化锌光电薄膜有较好的连续性和均匀性，这种新工艺容易控制目标产物的成分和结构，为制备高性能的硫化锌光电薄膜提供了一种低成本、可实现大规模的工业化生产的方法。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

一种高转换效率的超薄光电转换膜，由二氧化钛和硫化锌复合而成，所述二氧化钛的粒径为25nm，硫化锌的粒径为20nm。

优选的，所述高转换效率的超薄光电转换膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)先将导电玻璃基片清洗，然后分别在丙酮和无水乙醇中超声清洗，用酒精喷淋并烘干，将非导电面封闭保护起来，备用；