CN106098392B - 一种太阳能电池用高效锡酸锌纳米晶薄膜 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能电池用高效锡酸锌纳米晶薄膜，其步骤如下：步骤1，制备锌有机液；步骤2，制备四价锡液；步骤3，将四价锡液缓慢滴加至锌有机液中，然后加入氢氧化钠溶液中和；步骤4，将中和后的反应液放入高温反应釜中反应，结束后自然冷却；步骤5，在步骤4的反应液加入分散剂，以喷涂和蒸馏的方法在基材上形成薄膜；步骤6，在马弗炉中将薄膜烧结，得到锡酸锌纳米晶薄膜。本发明制得的小粒径锡酸锌纳米晶合成过程简单，纯度高，较大的比表面能吸附更多的染料，从而增加了光的利用率。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种太阳能电池用高效锡酸锌纳米晶薄膜。
背景技术
透明导电薄膜是把光学透明性能与导电性能复合在一体的光电材料，由于其具有优异的光电特性，成为近年来的研究热点和前沿课题。目前在应用上绝大多数的透明导电薄膜材料都是使用掺锡氧化铟(Sn-doped In2O3，简称ITO薄膜)。ITO性能稳定，制备工艺简单，生产的重复性好，一直是占领市场主导地位的材料。在柔性发光器件、塑料液晶显示器和塑料衬底的太阳电池等中有广泛的应用前景。但是，虽然ITO薄膜是目前综合光电性能优异、应用最为广泛的一种透明导电薄膜材料，但是铟有毒，价格昂贵，稳定性差，存在铟扩散导致器件性能衰减等问题，人们力图寻找一种价格低廉且性能优异的ITO替换材料。其中，氧化锌体系是国内外研究的热点，氧化锌廉价，无毒，经处理后可以得到同ITO相比拟的电学和光学性能，已成为最具竞争力的透明导电薄膜材料。
发明内容
本发明的目的是提供一种太阳能电池用高效锡酸锌纳米晶薄膜，本发明制得的小粒径锡酸锌纳米晶合成过程简单，纯度高，较大的比表面能吸附更多的染料，从而增加了光的利用率。
一种太阳能电池用高效锡酸锌纳米晶薄膜，其步骤如下：
步骤1，制备锌有机液：将有机锌盐加入无水乙醇溶液中进行搅拌，搅拌均匀后得到锌有机液；
步骤2，制备四价锡液：将四价锡化合物采用乙酸溶液进行混合，混合均匀后得到乙酸液；
步骤3，将四价锡液缓慢滴加至锌有机液中，然后加入氢氧化钠溶液中和；
步骤4，将中和后的反应液放入高温反应釜中反应，结束后自然冷却；
步骤5，在步骤4的反应液加入分散剂，以喷涂和蒸馏的方法在基材上形成薄膜；
步骤6，在马弗炉中将薄膜烧结，得到锡酸锌纳米晶薄膜。
所述步骤1中的有机锌盐采用乙酸锌或者乙醇锌。
所述步骤1中的有机锌盐的浓度为10-15%。
所述步骤2中的四价锡化合物采用乙酸锡。
所述步骤2中的四价锡液的浓度为15-20%。
所述步骤3中的滴加速度为3mL/min，所述氢氧化钠溶液的浓度为5-8mol/L。
所述步骤4中的高温反应温度为120-150℃，反应时间为20-30min。
所述步骤5中的分散剂采用聚乙烯吡咯烷酮。
所述步骤5中的喷涂和蒸馏的方法指的是先将反应液喷涂在基材上形成膜层，然后在水蒸气条件下进行水蒸；所述喷涂量为0.10-0.17mg/cm2，所述水蒸的温度为80-95℃。
所述步骤6中的烧结温度为300-450℃。
所述制备方法中的有机锌盐、四价锡化合物和分散剂的配方为：有机锌盐11-15份、四价锡化合物13-17份和分散剂2-4份。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明制得的小粒径锡酸锌纳米晶合成过程简单，纯度高，较大的比表面能吸附更多的染料，从而增加了光的利用率。
2、本发明制得锡酸锌纳米晶薄膜不仅具有良好的比表面，同时采用有机金属盐作为原材料能够大大增加了结构稳固性，提高薄膜的使用寿命。
3、本发明制备的锡酸锌纳米晶薄膜最低电阻率为5.6×10-4Ω·cm，表面功函数5.3eV。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述：
实施例1
一种太阳能电池用高效锡酸锌纳米晶薄膜，其步骤如下：
步骤1，制备锌有机液：将有机锌盐加入无水乙醇溶液中进行搅拌，搅拌均匀后得到锌有机液；
步骤2，制备四价锡液：将四价锡化合物采用乙酸溶液进行混合，混合均匀后得到乙酸液；
步骤3，将四价锡液缓慢滴加至锌有机液中，然后加入氢氧化钠溶液中和；
步骤4，将中和后的反应液放入高温反应釜中反应，结束后自然冷却；
步骤5，在步骤4的反应液加入分散剂，以喷涂和蒸馏的方法在基材上形成薄膜；
步骤6，在马弗炉中将薄膜烧结，得到锡酸锌纳米晶薄膜。
所述步骤1中的有机锌盐采用乙酸锌。
所述步骤1中的有机锌盐的浓度为10%。
所述步骤2中的四价锡化合物采用乙酸锡。
所述步骤2中的四价锡液的浓度为15%。
所述步骤3中的滴加速度为3mL/min，所述氢氧化钠溶液的浓度为5mol/L。
所述步骤4中的高温反应温度为120℃，反应时间为20min。
所述步骤5中的分散剂采用聚乙烯吡咯烷酮。
所述步骤5中的喷涂和蒸馏的方法指的是先将反应液喷涂在基材上形成膜层，然后在水蒸气条件下进行水蒸；所述喷涂量为0.10mg/cm2，所述水蒸的温度为80℃。
所述步骤6中的烧结温度为300℃。
所述制备方法中的有机锌盐、四价锡化合物和分散剂的配方为：有机锌盐11份、四价锡化合物13份和分散剂2份。
实施例2
一种太阳能电池用高效锡酸锌纳米晶薄膜，其步骤如下：
步骤1，制备锌有机液：将有机锌盐加入无水乙醇溶液中进行搅拌，搅拌均匀后得到锌有机液；
步骤2，制备四价锡液：将四价锡化合物采用乙酸溶液进行混合，混合均匀后得到乙酸液；
步骤3，将四价锡液缓慢滴加至锌有机液中，然后加入氢氧化钠溶液中和；
步骤4，将中和后的反应液放入高温反应釜中反应，结束后自然冷却；
步骤5，在步骤4的反应液加入分散剂，以喷涂和蒸馏的方法在基材上形成薄膜；
步骤6，在马弗炉中将薄膜烧结，得到锡酸锌纳米晶薄膜。
所述步骤1中的有机锌盐采用乙醇锌。
所述步骤1中的有机锌盐的浓度为15%。
所述步骤2中的四价锡化合物采用乙酸锡。
所述步骤2中的四价锡液的浓度为20%。
所述步骤3中的滴加速度为3mL/min，所述氢氧化钠溶液的浓度为8mol/L。
所述步骤4中的高温反应温度为150℃，反应时间为30min。
所述步骤5中的分散剂采用聚乙烯吡咯烷酮。
所述步骤5中的喷涂和蒸馏的方法指的是先将反应液喷涂在基材上形成膜层，然后在水蒸气条件下进行水蒸；所述喷涂量为0.17mg/cm2，所述水蒸的温度为95℃。
所述步骤6中的烧结温度为450℃。
所述制备方法中的有机锌盐、四价锡化合物和分散剂的配方为：有机锌盐15份、四价锡化合物17份和分散剂4份。
实施例3
一种太阳能电池用高效锡酸锌纳米晶薄膜，其步骤如下：
步骤1，制备锌有机液：将有机锌盐加入无水乙醇溶液中进行搅拌，搅拌均匀后得到锌有机液；
步骤2，制备四价锡液：将四价锡化合物采用乙酸溶液进行混合，混合均匀后得到乙酸液；
步骤3，将四价锡液缓慢滴加至锌有机液中，然后加入氢氧化钠溶液中和；
步骤4，将中和后的反应液放入高温反应釜中反应，结束后自然冷却；
步骤5，在步骤4的反应液加入分散剂，以喷涂和蒸馏的方法在基材上形成薄膜；
步骤6，在马弗炉中将薄膜烧结，得到锡酸锌纳米晶薄膜。
所述步骤1中的有机锌盐采用乙酸锌。
所述步骤1中的有机锌盐的浓度为13%。
所述步骤2中的四价锡化合物采用乙酸锡。
所述步骤2中的四价锡液的浓度为18%。
所述步骤3中的滴加速度为3mL/min，所述氢氧化钠溶液的浓度为6mol/L。
所述步骤4中的高温反应温度为140℃，反应时间为26min。
所述步骤5中的分散剂采用聚乙烯吡咯烷酮。
所述步骤5中的喷涂和蒸馏的方法指的是先将反应液喷涂在基材上形成膜层，然后在水蒸气条件下进行水蒸；所述喷涂量为0.13mg/cm2，所述水蒸的温度为88℃。
所述步骤6中的烧结温度为380℃。
所述制备方法中的有机锌盐、四价锡化合物和分散剂的配方为：有机锌盐13份、四价锡化合物15份和分散剂3份。
以上所述仅为本发明的一实施例，并不限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种太阳能电池用高效锡酸锌纳米晶薄膜，其特征在于：所述薄膜的制备方法按照如下步骤：
步骤1，制备锌有机液：将有机锌盐加入无水乙醇溶液中进行搅拌，搅拌均匀后得到锌有机液，所述有机锌盐采用乙酸锌或者乙醇锌；
步骤2，制备四价锡液：将四价锡化合物采用乙酸溶液进行混合，混合均匀后得到乙酸液,所述四价锡化合物采用乙酸锡；
步骤3，将四价锡液缓慢滴加至锌有机液中，然后加入氢氧化钠溶液中和；
步骤4，将中和后的反应液放入高温反应釜中反应，结束后自然冷却；
步骤5，在步骤4的反应液加入分散剂，以喷涂和蒸馏的方法在基材上形成薄膜；
步骤6，在马弗炉中将薄膜烧结，得到锡酸锌纳米晶薄膜。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能电池用高效锡酸锌纳米晶薄膜，其特征在于，所述步骤1中的有机锌盐的浓度为10-15％。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能电池用高效锡酸锌纳米晶薄膜，其特征在于，所述步骤2中的四价锡液的浓度为15-20％。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能电池用高效锡酸锌纳米晶薄膜，其特征在于，所述步骤3中的滴加速度为3mL/min，所述氢氧化钠溶液的浓度为5-8mol/L。
5.根据权利要求1所述的一种太阳能电池用高效锡酸锌纳米晶薄膜，其特征在于，所述步骤4中的高温反应温度为120-150℃，反应时间为20-30min。
6.根据权利要求1所述的一种太阳能电池用高效锡酸锌纳米晶薄膜，其特征在于，所述步骤5中的分散剂采用聚乙烯吡咯烷酮。
7.根据权利要求1所述的一种太阳能电池用高效锡酸锌纳米晶薄膜，其特征在于，所述步骤5中的喷涂和蒸馏的方法指的是先将反应液喷涂在基材上形成膜层，然后在水蒸气条件下进行水蒸；所述喷涂的量为0.10-0.17mg/cm2，所述水蒸的温度为80-95℃。
8.根据权利要求1所述的一种太阳能电池用高效锡酸锌纳米晶薄膜，其特征在于，所述步骤6中的烧结温度为300-450℃。
9.根据权利要求1所述的一种太阳能电池用高效锡酸锌纳米晶薄膜，其特征在于，所述制备方法中的有机锌盐、四价锡化合物和分散剂的配方为：有机锌盐11-15份、四价锡化合物13-17份和分散剂2-4份。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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