[发明专利]硫化镉/硅纳米孔柱太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明提供了一种硫化镉/硅纳米孔柱太阳能电池及其制备方法，涉及太阳能电池技术领域，该硫化镉/硅纳米孔柱太阳能电池的制备方法包括用两步法在纳米孔柱硅片表面制备硫化镉纳米薄膜的步骤，利用该制备方法能够缓解现有硫化镉纳米薄膜均匀性和致密性差、电学性能不佳以及电池串联电阻过高等技术问题，达到提高硫化镉纳米薄膜结晶度、降低电池串联电阻和改善太阳能电池光伏性能的技术效果。

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其是涉及一种硫化镉/硅纳米孔柱太阳能电池及其制备方法。

背景技术

太阳能作为一种可再生能源，具有清洁、丰富、安全等诸多优点。对太阳能的合理开发和利用，很可能会在解决能源危机、遏制气候恶化和维持人类社会可持续发展等关键进程中起重要作用。然而目前市场上以技术成熟的硅基太阳能电池为主的光伏器件往往存在光电转换效率较低、制造成本较高等缺点，使其成为能源的主要组成部分仍有很大的难度。如何能显著提高太阳能电池的光转换效率，是一个富有挑战的科学和技术问题，也具有重要的意义。随着纳米技术的日新月异，各种新结构、新模型被广泛应用于太阳能电池，在降低电池生产成本的同时也显著提高电池的光电转换效率，为低成本高效率太阳能电池的制备提供一种新的途径。

目前，新型太阳能电池主要向着薄膜化、叠层化以及新型太阳能电池等方向发展。如将纳米材料用于太阳能电池，可以显著的增加光生载流子的扩散长度，降低载流子湮灭几率,从而极大地提高光电转换效率。其中，硫化镉太阳能电池具有高转换效率，高耐热性及强抗辐射能力等优点，成为新型太阳能电池的重要研究方向。

目前，在硅片上沉积硫化镉制备得到的太阳能电池，由于硫化镉纳米薄膜均匀性和致密性差，电学性能不佳导致其电流输出特性差，从而影响太阳能电池的使用性能。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种硫化镉/硅纳米孔柱太阳能电池的制备方法，以缓解利用现有方法制备得到的硫化镉纳米薄膜均匀性和致密性差，电学性能不佳的技术问题。

本发明的第二目的在于提供一种硫化镉/硅纳米孔柱太阳能电池，该太阳能电池中的硫化镉纳米薄膜具有结晶度高，均匀性、致密性和电性能较好的优点。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种硫化镉/硅纳米孔柱太阳能电池的制备方法，包括用两步法在纳米孔柱硅片表面制备硫化镉纳米薄膜的步骤。

进一步的，所述两步法包括先在48-52℃范围内生长硫化镉纳米薄膜，然后再在67-73℃范围内继续生长硫化镉纳米薄膜。

进一步的，所述硫化镉纳米薄膜为硼掺杂硫化镉纳米薄膜；

优选地，所述硼掺杂硫化镉纳米薄膜中硼元素与镉元素的摩尔比为(0.001-0.1):1。

进一步的，所述两步法制备硼掺杂硫化镉纳米薄膜包括以下步骤：

步骤a)：将醋酸镉和硼酸溶于去离子水中形成溶液A；将硫脲溶于去离子水中形成溶液B；先将溶液A与氨水混合加热至42-46℃，再与溶液B混合，并加热至48-52℃，得到反应溶液；

步骤b)：将纳米孔柱硅片置于反应溶液中进行反应，反应温度48-52℃，反应15-25min，反应结束后进行清洗；

步骤c)：将步骤b)中经清洗后的纳米孔柱硅片再次置于反应溶液中进行反应，反应温度为67-73℃，反应时间为15-25min，，反应结束后进行清洗；

步骤d)：将步骤c)中经清洗后的纳米孔柱硅片在0.022-0.028mol/L的醋酸镉溶液中浸泡13-20min，取出后置于氮气气氛中进行退火处理，即在纳米孔柱硅片两表面制备得到硼掺杂硫化镉纳米薄膜，得到具有硼掺杂硫化镉/硅纳米孔柱异质结的硅片；