[发明专利]多孔纳米硅化学电池及其制备方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种多孔纳米硅化学电池及其制备方法，属于新能源技术领域。

二、背景技术

半导体硅在新能源材料中有着重要十分重要的地位，通常用来制作单晶硅、多晶硅和非晶硅太阳能电池。因硅的能带较窄，它难于同具有较高费米能的化学电解液形成良好的接触，所以很难利用半导体硅材料直接性能良好的化学电池。本发明提供一种新的技术和方法，利用半导体硅为原始材料，经电化学腐蚀后制成多孔纳米硅，以含碘化钾的溶液作为电解液，用多孔纳米硅制备化学电池。

三、发明内容

本发明提供一种多孔纳米硅化学电池及其制备方法。本发明多孔纳米硅化学电池，其特征在于：所述多孔纳米硅化学电池中多孔纳米硅薄膜为电池的一个电极，以金属丝网作为电池的另一个电极，以含碘化钾的溶液作为电池的电解液。

本发明所述的多孔纳米硅化学电池的制备方法，其具体步骤如下：

1)选择单面或双面抛光的硅片作为衬底材料，一面蒸镀一层铝膜，热处理形成欧姆接触；

2)将上述硅衬底材料放入含氢氟酸的液体里进行电化学腐蚀，形成多孔纳米硅薄膜；

3)以上述多孔纳米硅薄膜作为一个电极材料，以金属丝网或石墨作为另一个电极材料，

在所述两个电极之间注入含碘化钾的电解液，封装形成所述的多孔纳米硅太阳能化学电池。

本发明所述的多孔纳米硅薄膜是以纳米硅为基本骨架的多孔半导体薄膜，其厚度在1纳米至1000微米之间，其特征在于：具有半导体材料的导电特性，其电阻率在0.002-1000欧姆·厘米之间。

本发明所述的金属丝网包括但不限于用铂、金、铜等金属及其合金制成的金属丝、金属圈、金属棒和金属网，其特征在于：具有导电能力并作为多孔纳米硅化学电池的一个电极；具有让部分或全部入射光通过的能力。

四、附图说明

图1是本发明制备的多孔纳米硅化学电池的光生电压随光照时间变化关系图。

图2是本发明制备的多孔纳米硅化学电池间歇式放电时的电压变化图。

图3是本发明制备的多孔纳米硅化学电池的电流-电压曲线图。

五、具体实施方式

本实施方式中以p型硅为原料制备多孔纳米硅、以碘化钾水溶液作电解液、以铂金丝网作对电极为例阐释多孔纳米硅化学电池及其制作方法。

选择单面抛光的p型硅片作为衬底材料，背面蒸镀一层铝膜，热处理形成欧姆接触后，放在由浓度为40％的氢氟酸和浓度为95％的乙醇按1：1等体积比配制成的电解液中，电流密度为3毫安每平方厘米，通电60分钟，取出清洗干燥，获得多孔纳米硅薄膜；将所述多孔纳米硅薄膜作为工作电极，与浓度为1M的碘化钾水性电解液接触，以铂金丝网作对电极，封装后制成了多孔纳米硅化学电池。图1为本发明多孔纳米硅化学电池的光生电压随光照时间的变化关系图，结果表明多孔纳米硅化学电池的光生电压达到0.6伏特；随着时间的推移，多孔纳米硅化学电池的光生电压最后稳定在0.25伏特。图2是本发明制备的多孔纳米硅化学电池随外电路通断时电压变化图；结果表明多孔纳米硅化学电池的光生电压能很好地重复再现。图3是本发明制备的多孔纳米硅化学电池的电流-电压曲线图；结果表明多孔纳米硅化学电池的光生电流电压的关系符合电池的电流电压基本关系。