CN101794841A - 基于碳纳米管增效的太阳电池制备方法 - Google Patents

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张亚非
王艳芳
魏浩
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Abstract

一种太阳能电池技术领域的基于碳纳米管增效的太阳电池制备方法，在制作好太阳电池PN结后，将碳纳米管分散吸附到太阳电池表面。本发明将碳纳米管分散吸附到太阳电池表面，用以提高太阳电池的光电转换效率，此方法适用各种太阳电池。与未分散吸附碳纳米管的太阳电池相比，分散吸附了碳纳米管的单晶硅太阳电池和多晶硅太阳电池光电转换效率提高0.5～4.5％，非晶硅薄膜太阳电池和CIGS薄膜太阳电池光电转换效率提高0.5～3.5％。

Description

基于碳纳米管增效的太阳电池制备方法
技术领域
本发明涉及的是一种太阳能电池技术领域的制备方法，具体是一种基于碳纳米管增效的太阳电池制备方法。
背景技术
为了提高太阳电池的转换效率，一方面，是太阳电池的绒面制作及其减反射薄膜，用以增加电池的吸光量，进而提高电池的光电转换效率；另一方面，是在太阳电池绒面上制备钝化层，用以降低硅片的表面复合和基区复合，提高电池的效率。光反射损失从未采取减反射和钝化处理前的30％降到制作绒面和表面钝化处理后的10％以下。
现有的电池结构和表面处理技术还有很大发展空间，设计新型太阳电池结构为进一步提高太阳电池的光电转换效率提供了重要途径。
经过对现有技术的文献检索发现，Hatton Ross A在《J.Mater.Chem.》(材料化学杂志)，2008，18，pp.1183)上发表的“Carbon Nanotubes：A Multi-functional Material for OrganicOptoelectronics(碳纳米管：一种可用于有机光电器件的多功能材料)”，提出了碳纳米管可以有效地提高有机光电器件的各种性能。若将碳纳米管用于晶硅及各种薄膜太阳电池领域有望进一步提高太阳电池的效率。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种基于碳纳米管增效的太阳电池制备方法，通过将碳纳米管分散吸附到太阳电池正面钝化层的上表面或下表面，与未分散吸附碳纳米管的太阳电池相比，太阳电池的光电转换效率有大幅提高。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括以下步骤：
在制作好太阳电池PN结后，将碳纳米管分散吸附到太阳电池表面。
所述太阳电池表面是太阳电池正面钝化层的上表面或下表面；
所述分散吸附是指：采用化学修饰法、涂覆法、沉积法或自组装法将碳纳米管分散至太阳电池表面；
所述碳纳米管在太阳电池表面的分布密度为5-50根/平方微米；
所述的分布密度是通过碳纳米管溶液的浓度进行调控，该碳纳米管溶液的密度为0.1～1毫克/毫升。
所述太阳电池为单晶硅太阳电池、多晶硅太阳电池、非晶硅薄膜太阳电池或CIGS薄膜太阳电池，其中的单晶硅太阳电池及多晶硅太阳电池采用常规工艺线方法制备，非晶硅太阳电池及CIGS薄膜太阳电池采用溅射方法制备。
所述碳纳米管是单壁碳纳米管或多壁碳纳米管。
本发明将碳纳米管分散吸附到太阳电池表面，用以提高太阳电池的光电转换效率，此方法适用各种太阳电池。与未分散吸附碳纳米管的太阳电池相比，分散吸附了碳纳米管的单晶硅太阳电池和多晶硅太阳电池光电转换效率提高0.5～4.5％，非晶硅薄膜太阳电池和CIGS薄膜太阳电池光电转换效率提高0.5～3.5％。
附图说明
图1为实施例1结果示意图；
图中：1太阳电池正面、2碳纳米管、3钝化层。
图2为实施例5结构示意图；
图中：1太阳电池正面、2碳纳米管、3钝化层。
图3为实施例1得到的分散吸附了碳纳米管的表面。
图4为实施例2得到的分散吸附了碳纳米管的表面。
图5为实施例3得到的分散吸附了碳纳米管的表面。
图6为实施例4得到的分散吸附了碳纳米管的表面。
图7为实施例5得到的分散吸附了碳纳米管的表面。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
在制作好PN结的太阳电池正面1表面形成自组装单分子膜层，碳纳米管2分散吸附在太阳电池正面1表面，然后制作钝化层3。单晶硅及多晶硅太阳电池采用常规工艺线方法制备，非晶硅及CIGS薄膜太阳电池采用溅射方法制备。
实施例1
在制作好PN结的单晶硅太阳电池正面1表面形成富集正电荷的自组装单分子膜层，表面带负电荷的碳纳米管2由于分子间作用力分散吸附在1表面，然后制作钝化层3，碳纳米管溶液的密度为1毫克/毫升，碳纳米管在表面1的分布密度为25～50根/平方微米，用以提高太阳电池的光电转换效率。
经过上述步骤，得到的在太阳电池正面1钝化层3下表面分散吸附有碳纳米管2的太阳电池如图1所示；得到的碳纳米管表面2如图3所示。
实施例2
如图4所示，将实施例1中的单晶硅太阳电池改为多晶硅太阳电池，碳纳米管溶液的密度为0.5毫克/毫升，碳纳米管的分布密度为5～20根/平方微米，用以提高太阳电池光电转换效率。
实施例3
如图5所示，将实施例1中的单晶硅太阳电池改为非晶硅太阳电池，碳纳米管溶液的密度为0.1毫克/毫升，碳纳米管的分布密度为8～15根/平方微米，用以提高太阳电池光电转换效率。
实施例4
如图6所示，将实施例1中的单晶硅太阳电池改为CIGS薄膜太阳电池，碳纳米管溶液的密度为0.5毫克/毫升，碳纳米管的分布密度为10～25根/平方微米，用以提高太阳电池光电转换效率。
实施效果：在太阳电池正面钝化层下表面分散吸附碳纳米管，与未分散吸附碳纳米管的太阳电池相比，单晶硅及多晶硅太阳电池的光电转换效率提高0.5～4.5％，非晶硅薄膜太阳电池及CIGS薄膜太阳电池的光电转换效率提高0.5～3.5％。
实施例5
采用常规工艺线方法制备单晶硅PN结，在制作好PN结的单晶硅太阳电池正面1表面制作钝化层3，然后采用涂覆方法分散吸附碳纳米管2，碳纳米管溶液的密度为1毫克/毫升，碳纳米管的分布密度为25～50根/平方微米，用以提高太阳电池的光电转换效率。
经过上述步骤，得到的在太阳电池正面1钝化层3上表面分散吸附有碳纳米管2的太阳电池如图2所示；得到的碳纳米管表面2如图7所示。
实施效果：在太阳电池正面钝化层上表面分散吸附碳纳米管，与未分散吸附碳纳米管的太阳电池相比，单晶硅及多晶硅太阳电池的光电转换效率提高0.5～2.0％。

Claims (8)

1.一种基于碳纳米管增效的太阳电池制备方法，其特征在于：在制作好太阳电池PN结后，将碳纳米管分散吸附到太阳电池表面。
2.根据权利要求1所述的基于碳纳米管增效的太阳电池制备方法，其特征是，所述的太阳电池表面是太阳电池正面钝化层的上表面或下表面。
3.根据权利要求1所述的基于碳纳米管增效的太阳电池制备方法，其特征是，所述分散吸附是指：采用化学修饰法、涂覆法、沉积法或自组装法将碳纳米管分散至太阳电池表面。
4.根据权利要求1所述的基于碳纳米管增效的太阳电池制备方法，其特征是，所述的碳纳米管在太阳电池表面的分布密度为5-50根/平方微米。
5.根据权利要求1所述的基于碳纳米管增效的太阳电池制备方法，其特征是，所述的分布密度是通过碳纳米管溶液的浓度进行调控，该碳纳米管溶液的密度为0.1～1毫克/毫升。
6.根据权利要求1所述的基于碳纳米管增效的太阳电池制备方法，其特征是，所述的太阳电池为单晶硅太阳电池、多晶硅太阳电池、非晶硅薄膜太阳电池或CIGS薄膜太阳电池。
7.根据权利要求6所述的基于碳纳米管增效的太阳电池制备方法，其特征是，所述的非晶硅太阳电池及CIGS薄膜太阳电池采用溅射方法制备。
8.根据权利要求1所述的基于碳纳米管增效的太阳电池制备方法，其特征是，所述的碳纳米管为单壁碳纳米管或多壁碳纳米管。
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