[发明专利]一种等离激元共振太阳能电池的制备方法

说明书

技术领域

本发明提供了一种等离激元共振太阳能电池CdS/Au NP/CdTe太阳能电池的制备方法。

背景技术

电池经历了三代。CdS/CdTe薄膜太阳能电池是第二代太阳能电池，它不仅具有可见光响应系数高、对弱光响应好，而且制备技术简单、成本相对较低。但据有关研究报道18%的光电转化效率已经是CdS/CdTe薄膜太阳能电池的极限，但相对人们对能量的需求而言效率仍然很低，而且它的性能并不稳定，随着温度等有关因素的变化而发生改变。本文把等离子共振技术应用到CdS/CdTe薄膜太阳能电池中形成第三代等离激元共振太阳能电池CdS/Au NP/CdTe太阳能电池。是一种新型理想的太阳能电池。

发明内容

本发明的目的就是针对现有研究不足，提供一种等离激元共振太阳能电池CdS/Au NP/CdTe太阳能电池的制备方法。

其技术方案是：采本文是将Au纳米颗粒制备在CdS/CdTe 薄膜太阳能电池中间，形成CdS/Au NP/CdTe 等离激元共振太阳能电池，电池厚度1-2 微米，这种太阳能电池可以制备在价格比较便宜的玻璃、塑料、陶瓷等基底上。

本发明的特点是CdS/AuNP/CdTe等离激元共振太阳能电池的对可见光响应系数高，金纳米粒子的等离子共振峰也主要是在可见光谱区，局域等离子共振将会使太阳能电池的近场吸收和远场散射增强，增加电池的光电转换率，为新能源研究开辟新的领域。

具体实施方式

1、CdS 纳米薄膜的制备

先将30 ml 0.04 mol/l 的乙酸镉，30 ml 0.04 mol/l 的乙酸铵加入150 ml 的大口烧杯中混合均匀, 然后边搅动边把26 ml 1 mol/l 的氨水加入其中，再搅动几分钟，得到均匀的溶液，再把20 ml 0.05 mol/l 的硫脲加入混合溶液中得到反应液。把装有反应液的大口烧杯放入恒温水箱中，温度控制在80 0C 左右，沉淀时间选折40~90 分钟。

2、Au 纳米颗粒的制备

真空磁控阴极溅射法：真空磁控阴极溅射是用金做阴极靶材，先抽真空，当真空度达到某一范围时，在金靶上通以负高压，将发生辉光放电而产生等离子体，高速运动的等离子体碰撞溅射气体使其电离，从而带正电的离子向阴极金靶运动轰击金靶而使其发射金原子，金原子最后沉淀在基底上形成薄膜，经过退火后，将会形成大小均匀的类球形纳米颗粒。

3、CdTe 纳米薄膜的制备

CdTe是直接带隙p型半导体，禁带宽度为1.45eV，用浓硫酸和去离子水配置出1≤PH≤3 的酸性溶液500ml，将1 g的TeO₂缓慢加入其中，边加入边搅拌，加入完成并静置一段时间后得到的是TeO₂饱和溶液。取 140 ml TeO₂饱和溶液加入 150 ml的反应杯中，再向反应杯中加入10 g的硫酸镉（CdSO₄）粉末，放入磁子。将反应杯放入水浴烧杯中，再把水浴烧杯放置在恒温磁力搅拌器上，调节恒温磁力搅拌器温度到80 摄氏度，调节转速均匀电解液表面不出现漩涡。当温度达到80 摄氏度且溶液均匀后，将阳极电极和阴极衬底置入其中，加以恒流源，恒流源的电流要保证恒定电流密度为0.1 mA/cm2。反应时间一般5~30 分钟。

4、CdS/Au NP/CdTe 等离基元共振太阳能电池的制备

以CdTe/Au NP为衬底，在其上水浴法用由乙酸镉溶液、乙酸铵溶液、氨水溶液和硫脲溶液配制的反应液制备制备一层硫化镉纳米薄膜。温度控制在80 摄氏度，CdTe/AuNP 静置悬吊其中时，切记溶液不能没过CdTe/Au NP 样品，防止CdTe/Au NP完全被覆盖。一个小时后得到CdS/Au NP/CdTe 太阳能薄膜电池样品，用去离子水清洗干净，由真空干燥箱干燥。

CdS/Au NP/CdTe 太阳能薄膜电池的三层结构，最上面一层是硫化镉纳米薄膜，中间一层是离散分布的金纳米粒子，底层是碲化镉纳米薄膜，最下面的氧化铟锡导电玻璃。三层结构很清晰，薄膜很致密均匀。

另外，本发明创造不意味着说明书所局限，在没有脱离设计宗旨的前提下可以有所变化。