[发明专利]一种光谱转换纳米棒阵列的制备方法

说明书

本发明公开了一种光谱转换纳米棒阵列的制备方法，包括以下步骤：步骤一，将基体清洗干净后，在基体上生长籽晶层；步骤二，将生长有籽晶层的基体置入六次甲基四铵、草酸、硝酸钠、硝酸锌和油酸钠的混合水溶液中，室温下静置2~5h，获得活化籽晶层；步骤三，配制硝酸锌、硝酸铽和硝酸镱水溶液，加入油酸与乙醇混合溶液，搅拌均匀倒入反应釜，反应釜中放置沉积有活化籽晶层的基体，120~130℃反应0.3~4h，生长纳米棒阵列后的基体清洗并烘干。本发明能够起到光转换和减反射双重作用。将稀土元素掺入氧化锌籽晶层，生长过程中加入油酸控制稀土氧化物的结晶取向，使稀土氧化物顺利掺入氧化锌纳米棒中。

技术领域

本发明涉及一种光谱转换纳米棒阵列的制备方法，属于光转换材料技术领域。

背景技术

太阳光谱范围涵盖紫外到远红外波段，尤其在紫外波段含有大量的能量。而商用硅基太阳电池在吸收太阳光谱时，紫外波段的光子由于具有很高能量无法被太阳电池完全转换成电子，多余的大量能量会成为热能导致电池板升温，而温度的升高使电池的转换效率大大降低。另外，太阳光入射在太阳电池板表面会产生大量光线的反射，影响电池对光线的吸收，需要在封装玻璃板上制备特定结构或加入特殊材料降低反射率。所以在商用硅基电池中，实现光谱转换与减反射双重功能是提升电池光电转换效率的有效手段。

现有技术中，以纳米SiO₂粒子、纳米MgF₂粒子和纳米稀土镱、铒、铽氧化物粒子为减反射材料和潜伏型光转换材料，在镀膜玻璃高温钢化过程中，潜伏型光转换材料形成二氧化硅包覆的稀土掺杂氟化物和掺杂硅酸盐上下光转换材料。

现有技术中，将颗粒直径为10~100nm宽禁带氧化锌纳米颗粒分散在水或醇溶剂中，形成宽禁带氧化锌纳米颗粒的体积浓度为0.1%~8%的溶液，再将溶液旋涂或滴涂在太阳电池受光面形成氧化锌种子层，将生长有氧化锌种子层的太阳电池在由浓度为0.1mol/L的硝酸锌和浓度为0.1mol/L的六次四甲基四铵组成的混合溶液中浸泡0.1-1小时，温度为20~95℃，在种子层的诱导下，在太阳电池受光面生长一层氧化锌纳米棒阵列，单根纳米棒长度为30~300nm。宽禁带氧化物纳米棒阵列可以增加太阳电池的光吸收。

但是，上述方法均存在以下问题：常用的太阳电池用光转换材料大多是直接与光伏玻璃一起烧结，由于要兼顾玻璃的透过率，所以掺杂量较少，光谱转换能力差。并且制备光谱转换玻璃技术复杂，成本高，不适于商业化应用。

现有技术中，减反射层大多是镀多层功能薄膜，即高折射率、低折射率、高折射率、低折射率层层叠加来获得折射率渐变的膜层结构。这样的膜层结构势必会导致制备的复杂性和高成本。而且固定的氧化物薄膜有特定的折射率，只能通过多次叠加不同种类的薄膜调节整体折射率，但是这样会导致玻璃总体厚度上升，使得增加透过率的效果并不明显。另外，能将高效减反射与光谱转换功能结合的方法大多无法在成品太阳电池器件中一次实现。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，本发明提供一种光谱转换纳米棒阵列的制备方法，该法主要解决硅基太阳电池吸收太阳光时，高能紫外光子能量无法全部被转换成电能而产生热量导致太阳电池温升、效率降低，另一方面，本发明制备的纳米棒阵列具有优异的陷光结构，可以显著降低太阳光照射到电池表面产生的部分光线反射。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种光谱转换纳米棒阵列的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，将基体清洗干净后，在基体上生长籽晶层；

步骤二，将生长有籽晶层的基体置入六次甲基四铵、草酸、硝酸钠、硝酸锌和油酸钠的混合水溶液中，摩尔比为0.3：0.5：1：1：0.2，室温下静置2~5h，获得活化籽晶层；