納米鏈太陽能電池的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種納米鏈太陽能電池的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]能源危機是當前世界各國面臨的重大難題，開發(fā)可再生能源是緩解該問題的有效途徑。在眾多可再生能源中，太陽能因其具有資源豐富、分布廣泛、清潔干凈等優(yōu)點而備受青睞。光伏發(fā)電是開發(fā)太陽能的一種主要形式，其原理是利用光生伏特效應(yīng)制成光伏電池，將太陽的光能轉(zhuǎn)換成電能。光伏電池主要分為硅、銅銦砸、砷化鎵、碲化鎘以及聚合物光伏電池等。現(xiàn)有工業(yè)生產(chǎn)的薄膜太陽能電池存在轉(zhuǎn)換效率低、穩(wěn)定性差、生產(chǎn)成本比較高等缺點。要想改變以上缺點，可以通過提高薄膜的制備工藝和技術(shù)參數(shù)，或者提高光的利用效率。第一種方法面臨研發(fā)周期長、成本高、技術(shù)困難等問題，因此，提高光的利用效率是提高轉(zhuǎn)換效率的重要手段，顯得十分必要。要想提高太陽光的利用率，可以通過提高薄膜對太陽光的吸收率，而增加薄膜的厚度可以做到這點。但是，薄膜厚度越厚，勢必會降低太陽能電池的穩(wěn)定性，同時也會增加光生載流子的復合率，降低轉(zhuǎn)換效率。由于納米線(納米鏈)具有一系列薄膜所不具備的性質(zhì)，例如其具有對光高的吸收率、低的復合率，此外在納米線(納米鏈)的一端具有較強的電場(類似于針尖附近的電場)，因此對光生載流子具有較高的搜集效率。因此制備出高質(zhì)量的、具備特定的織構(gòu)、較低的缺陷、較高的純度(高的主相比例)的納米線(納米鏈)是提高太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率的有效手段。因此，如何制備出具有特定織構(gòu)、高純度的太陽能電池納米線(納米鏈)就顯得十分必要。
[0003]目前納米線及其制備方法的不足之處:
[0004]目前制備納米線的方法主要包水熱法，電化學法，溶膠-凝膠法，直接沉淀法，氣相沉積法。不管哪種方法，都很難獲得具有特定取向的納米線，而且制備過程比較復雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有特定取向的納米鏈太陽能電池的制備方法。
[0006]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:
[0007]—種納米鏈太陽能電池的制備方法，該方法按以下步驟進行:
[0008]步驟I)制備電極
[0009]取耐高溫材料制成的基片，以及用于覆蓋基片的圍壁，所述圍壁包括側(cè)壁、頂壁，所述圍壁的燃燒/分解溫度低于鐵電材料的燃燒/分解溫度，在基片的上端面制備下電極，在頂壁的下表面制備上電極；
[0010]步驟2)制備容器
[0011]將圍壁固定在基片上，得到密封結(jié)構(gòu)的容器；
[0012]步驟3)制備磁電性膠體
[0013]制備磁性納米微粒、鐵電性溶膠，將磁性納米微粒加入鐵電性溶膠中均勻混合，得到磁電性膠體，將磁電性膠體加入容器中；
[0014]步驟4)制備納米鏈太陽能電池
[0015]對容器施加磁場，得到沿著磁場方向的磁性納米鏈，施加磁場的同時烘烤容器，直至容器中的磁電性膠體變?yōu)槟z狀，然后煅燒容器，至少燃燒/分解掉容器的圍壁頂壁后，得到納米鏈太陽能電池。
[0016]步驟I)中，所述下電極采用脈沖激光沉積法、磁控濺射、溶膠-凝膠法中的一種制備。
[0017]步驟I)中，所述上電極采用脈沖激光沉積法、溶膠-凝膠法中的一種制備。
[0018]為了在光照時能夠得到較大的光電流，優(yōu)選地，所述容器的厚度既小于容器長度的1/5，又小于容器寬度的1/5，形成片狀結(jié)構(gòu)的容器。
[0019]為了在較低的溫度下燃燒掉圍壁，優(yōu)選地，所述圍壁的材料采用塑料。
[0020]為了便利地將圍壁固定在基片上，優(yōu)選地，步驟2)中，所述圍壁粘接固定在基片上。
[0021 ] 優(yōu)選地，步驟3)中，所述磁性納米微粒為CFO納米微粒，所述鐵電性溶膠為BTO溶膠。
[0022]為了將磁電性膠體加入容器中，優(yōu)選地，步驟3)中，所述磁電性膠體用注射器注入容器中。
[0023]為了得到豎直方向的鐵電納米鏈，優(yōu)選地，步驟4)中，沿豎直方向施加磁場，得到豎直方向的鐵電納米鏈。
[0024]為了方便燒蝕掉圍壁，優(yōu)選地，步驟4)中，磁電性膠體變?yōu)槟z狀之后去掉磁場，然后煅燒容器。
[0025]由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下有益效果:
[0026]1、制備方法簡單，只需要將具有鐵電性的微粒分散在一定的基液里面，形成鐵電性液體。對鐵電液體施加磁場使得鐵電微粒形成鏈狀。
[0027]2、在磁場作用下，具有鐵電性的微粒能夠發(fā)生轉(zhuǎn)動，而且由于在液體中，所以磁場會比較小，由于布朗運動，在磁場下的轉(zhuǎn)向更容易。在固體中需要施加相對較大的電場才能讓改變極化方向，電場太大容易造成樣品被擊穿。
[0028]3、通過改變磁場的大小、方向、梯度大小，就可以很容易的調(diào)控鐵電納米鏈的長短粗細。
[0029]4、磁場是非接觸的場，具有遠程控制的能力，可以使得儀器小型化。集成化。不需要電源，節(jié)省能量。
【附圖說明】
[0030]圖1為本發(fā)明實施例步驟2)的示意圖；
[0031]圖2為本發(fā)明實施例步驟3)第3步的示意圖；
[0032]圖3為本發(fā)明實施例步驟4)第I步的示意圖；
[0033]圖4為本發(fā)明實施例步驟4)第2步的示意圖；
[0034]圖5為本發(fā)明實施例步驟4)第3步的示意圖；
[0035]圖6為BTO粉末的透射電鏡圖；
[0036]圖7為光照-不光照下電池結(jié)構(gòu)的1-V曲線；
[0037]圖8為光照及不光照下，短路光電流(將上下電極短路)隨著時間的變化。
[0038]附圖中，I為下電極，2為圍壁，3為磁性納米微粒，4為鐵電性溶膠，5為納米鏈，6為上電極。
【具體實施方式】
[0039]實施例
[0040]步驟I)制備電極
[0041]以脈沖激光沉積法為例，也可以是其它方法，例如磁控濺射、溶膠-凝膠法等。以La0.7Sr0.3Μη03作為下電極為例，也可以采用其它材料，例如導電氧化物ΙΤ0，La 0.5Sr0.50)03等或者金屬，Au，Pt，Ag等。首先在SrT13基片(當然也可以是其它類型的基片，硅片、玻璃等)分別在丙酮、酒精中用超聲波進行清洗，晾干；用砂紙將基片臺進行打磨，并清洗干凈，將晾干的基片用導熱銀膠粘在基片臺上，然后根據(jù)所需要電極的形狀、大小、個數(shù)用相應(yīng)的掩膜版擋住基片。晾干后放入腔體中加熱臺上，開始抽真空。待氣壓抽到10 4Pa時，開始加熱基片臺。注意應(yīng)緩慢加熱，一般加熱到700°C需要90分鐘左右。達到目標溫度后，用擋板將基片擋住，并通入所需氣體到一定壓強。設(shè)定激光的能量和頻率參數(shù)，進行預(yù)濺射以去掉Laa7Sra3MnO3薄膜(這里以Laa7Sra3MnO3:簡寫為LSMO為例作為測量光伏效應(yīng)的下電極，也可以選擇其他導電薄膜)表面的污物，使薄膜露出新鮮的表面，預(yù)濺射時間一般為2?5分鐘；預(yù)濺射過程中，調(diào)整激光光路、靶距等參數(shù)，以使羽輝末端與基片臺相切。轉(zhuǎn)動基片臺及薄膜，并使激光在X、Y方向來回掃描；待溫度、氣壓穩(wěn)定之后，移開擋板，進行沉積。根據(jù)所需的薄膜厚度選擇合適的沉積時間，沉積結(jié)束之后，按照需要充入一定的氣體并緩慢降溫。
[0042]取用于覆蓋基片的圍壁，所述圍壁包括側(cè)壁、頂壁，所述圍壁的燃燒/分解溫度低于鐵電材料的燃燒/分解溫度，圍壁的材料采用有機物薄片(或者其它材料做的薄膜，此材料必須分解溫度較低，低于鐵電材料，最好控制在500度以下)，本實施例中圍壁采用塑料片制成，在頂壁的下表面制備上電極。通過脈沖激光沉積法(