一种提高硅基光伏器件光电转换效率的方法

摘要

本发明公开了一种提高硅基光伏器件光电转换效率的方法，特征是包括制备银纳米片、硅纳米线阵列的湿法刻蚀、硅纳米线‑银纳米片‑聚(3,4‑亚乙二氧基噻吩)‑聚(苯乙烯磺酸)无机‑有机异质结器件的组装等。本发明合成/组装方法简便、原理清楚、效果明显。采用本发明方法利用纳米贵金属等离激元产生热电子注入机制，使得硅基光伏器件的电流密度增大、吸光范围增大，近红外区域的光电转换效率有明显提高，对实现太阳光谱的宽(全)光谱响应、吸收和利用有重要作用。本发明是极具应用前景的太阳能利用光谱宽化和光电转换效率提高的方法，具有广泛的能源、工业用途。

主权项

一种提高硅基光伏器件光电转换效率的方法，其特征在于：按照由0.5mL 25‑100mmol/L的硝酸银水溶液、5mL 50‑150mmol/L的柠檬酸钠水溶液和0.5‑2mL质量浓度30％的过氧化氢加入250mL水中组成的混合液，在室温搅拌下加入处于冰浴环境中的2.5mL 50‑200mmol/L的硼氢化钠水溶液中，反应5‑10分钟，得到银纳米三角片；将所得到银纳米片用水离心清洗三次后，分散在2mL水中，形成银纳米片水分散液；采用氧等离子体清洗掉硅片母版表面的有机物后，再用质量浓度3‑10％的氢氟酸水溶液清洗硅片母版表面1‑5分钟；将经上述预处理后的硅片母版浸入含2.5‑10mmol/L硝酸银和2.4‑4.8mol/L氢氟酸的水溶液中，在均匀搅拌下反应至硅片母版表面形成一层尺寸为10‑300nm的银颗粒；再将上述硅片浸入含3‑6mol/L过氧化氢和2.4‑4.8mol/L氢氟酸的水溶液中进行湿法刻蚀，静置2‑20分钟；先用质量浓度30‑50％的稀硝酸、再用质量浓度3‑10％的氢氟酸来清洗掉阵列中残存的银颗粒以及表面的氧化层，得到硅纳米线阵列；将所得到的硅纳米线阵列用氩气等离子体清洗，控制等离子体清洗仪器的工作电压在0.5‑1.5kV、仪器工作腔内气压为10‑10²Pa条件下，清洗至红外光谱检测不出表面硅氢键；然后先将前面制备的银纳米片水分散液滴在上述经清洗清除硅氢键后的硅纳米线阵列上至完全覆盖硅纳米线阵列，再把体积比浓度为60％的聚(3,4‑亚乙二氧基噻吩)‑聚(苯乙烯磺酸)的乙醇溶液滴在其外表面至完全覆盖；再将涂有0.5‑5μL/cm²体积比浓度为60％的聚(3,4‑亚乙二氧基噻吩)‑聚(苯乙烯磺酸)乙醇溶液的8Ω/sq氧化铟锡透明玻璃覆在其上，使氧化铟锡透明玻璃和硅纳米线阵列上的聚(3,4‑亚乙二氧基噻吩)‑聚(苯乙烯磺酸)乙醇溶液相互接触，将氧化铟锡透明玻璃作为前电极；将银胶涂在硅片背部作为背电极。