一種高效熱光伏電池制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種高效熱光伏電池制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能電池是一種有效地吸收太陽輻射能，利用光生伏打效應(yīng)把光能轉(zhuǎn)換成電能的器件，當(dāng)太陽光照在半導(dǎo)體P-Ν結(jié)(P-N Junct1n)上，形成新的空穴-電子對(duì)(V_Epair)，在P-Ν結(jié)電場(chǎng)的作用下，空穴由N區(qū)流向P區(qū)，電子由P區(qū)流向N區(qū)，接通電路后就形成電流。由于是利用各種勢(shì)皇的光生伏特效應(yīng)將太陽光能轉(zhuǎn)換成電能的固體半導(dǎo)體器件，故又稱太陽能電池或光伏電池，是太陽能電池陣電源系統(tǒng)的重要組件。太陽能電池主要有晶硅(Si)電池，三五族半導(dǎo)體電池(GaAs, Cds/Cu2S, Cds/CdTe, Cds/InP, CdTe/Cu2Te)，無機(jī)電池，有機(jī)電池等，其中晶硅太陽能電池居市場(chǎng)主流主導(dǎo)地位。晶硅太陽能電池的基本材料為純度達(dá)99.9999%、電阻率在10 Ω-cm以上的P型單晶硅，包括正面絨面、正面p-n結(jié)、正面減反射膜、正背面電極等部分。在組件封裝為正面受光照面加透光蓋片(如高透玻璃及EVA)保護(hù)，防止電池受外層空間范愛倫帶內(nèi)高能電子和質(zhì)子的輻射損傷。
[0003]熱光伏電池技術(shù)是將高溫?zé)彷椛潴w的能量通過半導(dǎo)體P-Ν結(jié)直接轉(zhuǎn)換成電能的技術(shù)，即利用半導(dǎo)體P-Ν結(jié)在近紅外光照射下，產(chǎn)生光生伏特效應(yīng)。其原理與傳統(tǒng)太陽能電池相似，差別在光源利用不同。傳統(tǒng)太陽能電池是利用太陽光或可見光(400-800nm)，但熱光伏電池則是利用紅外線熱輻射或火焰發(fā)出的紅外線(800-2000nm)。
[0004]熱光伏電池概念為上世紀(jì)60年代提出，目前美國(guó)和德國(guó)研究集中在制備方法相對(duì)簡(jiǎn)單的銻化鎵(GaSb)同質(zhì)P-Ν結(jié)熱光伏電池，麻省理工學(xué)院林肯實(shí)驗(yàn)室C.A.WANG報(bào)導(dǎo)了 M0VPE生長(zhǎng)熱光伏(TPV)用GalnAsSb合金材料研究進(jìn)展，用與之晶格匹配的GaSb基材，所有前體均為有機(jī)金屬；包括:TMGa，TMIn, TBAs, TMSb ；n/p型參雜劑分別為DMTe和DMZn ；材料質(zhì)量取決于生長(zhǎng)溫度，In和As含量和襯底錯(cuò)取向度。得到了類鏡面的表面形貌和室溫光螢(PL)光譜，其峰值發(fā)射波長(zhǎng)為2-2.59mm ;X射線衍射，表面形貌和低溫測(cè)量表明，生長(zhǎng)溫度由575°C下降至525°C及減少In，As含量都可使材料質(zhì)量提高。1996年，美國(guó)的JX Crystals公司報(bào)導(dǎo)了基于GaSb電池的便攜式小型熱光伏發(fā)電系統(tǒng)，能源利用率接近90%，美國(guó)西華盛頓大學(xué)開發(fā)了一種熱光伏動(dòng)力汽車樣品，裝配8個(gè)GaSb熱光伏系統(tǒng)組件，最高時(shí)速100英哩。
[0005]熱光伏電池目前研究較多的有S1、Ge、GaSb, InGaSb、InGaAsSb及多量子阱(MQW)電池等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種高效熱光伏電池制備方法，采用不同于現(xiàn)有的光伏電池制備方法，相較于傳統(tǒng)太陽能電池，具有制作簡(jiǎn)單、光電轉(zhuǎn)換率高等特點(diǎn)。
[0007]具體技術(shù)方案如下:一種高效熱光伏電池制備方法，包括以下步驟:
[0008]N型銻化鎵片的清洗；
[0009]N型銻化鎵片的表面堿制絨；
[0010]采用鋅擴(kuò)散法制備Ρ+層；
[0011]折射率層的建立；
[0012]電極層的建立。
[0013]上述的制備方法，其中，所述Ν型銻化鎵片的清洗的步驟包括:
[0014]Ν型銻化鎵片的選取；
[0015]采用濕式化學(xué)清洗；
[0016]所述Ν型銻化鎵片的選取步驟包括，Ν型銻化鎵片為含有碲的Ν型銻化鎵片，所述Ν型銻化鎵片的電阻率為0.0085 Ω-cm、禁帶寬度為0.72eV、晶向?yàn)閇100];
[0017]所述采用濕式化學(xué)清洗的步驟包括，將N型銻化鎵片先后置入HPM溶液、DHF溶液中清洗；所述在HPM溶液中清洗溫度為溫度70-90 °C，在DHF溶液中清洗溫度為25-30 °C，其中 HPM 溶液配比為 HC1:H202:H20 = 1:1:5, DHF 溶液配比為 HF:H20 = 1:95。
[0018]上述的制備方法，其中，所述N型銻化鎵片的表面堿制絨的步驟包括:
[0019]將Ν型銻化鎵片預(yù)清洗；
[0020]在Ν型銻化鎵片的表面制絨；
[0021]所述將Ν型銻化鎵片預(yù)清洗的步驟包括，將Ν型銻化鎵片置入氫氧化鈉和清洗劑混合的溶液中，在60-70°C的溫度條件下，超聲波震蕩5min ;
[0022]所述在N型銻化鎵片的表面制絨的步驟包括，將經(jīng)過預(yù)清洗的N型銻化鎵片置入NaOH, Na2Si04^P IPA的混合溶液中，在80-90°C的溫度條件下，反應(yīng)25_30min，其中NaOH、Na2Si04^P IPA 的混合溶液的配比為 NaOH:Na 2Si04:1PA = 1:1-2:1-2。
[0023]上述的制備方法，其中，所述采用鋅擴(kuò)散法制備P+層的步驟包括:將N型銻化鎵片和固態(tài)鋅源放置于石墨盒中并通入氮?dú)?00-300ml/min，在530-580°C的擴(kuò)散溫度下，擴(kuò)散60-90min ;將擴(kuò)散后的N型銻化鎵片用5-10%鹽酸清洗2_3min。
[0024]上述的制備方法，其中，將N型銻化鎵片和固態(tài)鋅源放置于石墨盒中并通入氮?dú)?00ml/min、擴(kuò)散溫度為550°C，擴(kuò)散時(shí)間70min，將擴(kuò)散后的N型銻化鎵片用5%鹽酸清洗3min0
[0025]上述的制備方法，其中，所述折射率層的建立的步驟包括:所述折射率層包括氧化硅折射率層和氮化硅折射率層，其中；
[0026]采用UV紫外線輻射法沉積氧化硅折射率層；
[0027]采用復(fù)合薄膜技術(shù)法沉積氮化硅折射率層；
[0028]所述采用UV紫外線輻射法沉積氧化硅折射率層的步驟包括，在短波長(zhǎng)的UV紫外線輻射的條件下，在反應(yīng)腔中通入氧氣與氮?dú)?，其中，反?yīng)溫度為50_60°C，氧氣流量為15-25L/min，氮?dú)饬髁繛?10_20L/min，沉積時(shí)間 8_12s。
[0029]上述的制備方法，其中，所述采用復(fù)合薄膜技術(shù)法沉積氮化硅折射率層的步驟包括，所述氮化硅折射率層包括第一層氮化硅Si3N4薄膜和第二層氮化硅Si 3N4薄膜，在溫度為400-450 °C壓強(qiáng)1600-2000毫托、等離子功率6000-7000Watt的反應(yīng)腔中，通入NH3
3.5-4.5slm和SiH4 900-1 lOOsccm，反應(yīng)時(shí)間為200_230s，形成所述第一層氮化硅Si3N4薄膜；將流量調(diào)整為NH34.5-6.5slm、SiH4 500-800sccm，反應(yīng)時(shí)間390_410s，形成所述第二層氮化娃Si3N4薄膜。
[0030]上述的制備方法，其中，所述電極層建立的步驟包括，在折射率層的上側(cè)絲網(wǎng)印刷Ag電極，其中主柵數(shù)量為3-5根，細(xì)柵數(shù)量為100-120根。
[0031]上述的制備方法，其中，所述高效熱光伏電池制備方法還包括，在所述N型銻化鎵片下側(cè)建立A1電場(chǎng)層和背面Ag電極。
[0032]上述的制備方法，其中，所述高效熱光伏電池制備方法還包括，將所述的N型銻化鎵片、P+層、折射率層、電極層進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)。
[0033]本發(fā)明提供了一種高效熱光伏電池制備方法，包括以下步驟:N型銻化鎵片的清洗；N型銻化鎵片的表面堿制絨；采用鋅擴(kuò)散法制備P+層；折射率層的建立；電極層的建立，本發(fā)明制備的高效熱光伏電池，采用不同于現(xiàn)有的光伏電池制備方法，相較于傳統(tǒng)太陽能電池，具有制作簡(jiǎn)單、光電轉(zhuǎn)換率高等特點(diǎn)，整體上電池層數(shù)少、電池結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，降低了電池的制作成本。
【附圖說明】
[0034]通過閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明及其特征、夕卜形和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯。在全部附圖中相同的標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按照比例繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。
[0035]圖1為本發(fā)明提供的一種高效熱光伏電池制備方法的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]在下文的描述中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的是，本發(fā)明可以無需一個(gè)或多個(gè)這些細(xì)節(jié)而得以實(shí)施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對(duì)于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進(jìn)行描述。
[0037]為了徹底理解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細(xì)的步驟以及詳細(xì)的結(jié)構(gòu)，以便闡釋本發(fā)明的技術(shù)方案。本發(fā)明的較佳實(shí)施例詳細(xì)描述如下，然而除了這些詳細(xì)描述外，本發(fā)明還可以具有其他實(shí)施方式。
[0038]參照?qǐng)D1所示，本發(fā)明提供了一種高效熱光伏電池制備方法，包括以下步驟:
[0039]步驟SI:N型銻化鎵片的清洗，其中步驟S1包括；步驟Sla:N型銻化鎵片的選取，N型銻化鎵片的選取步驟包括，N型銻化鎵片為含有碲的N型銻化鎵片，所述N型銻化鎵片的電阻率為0.0085 Ω-cm、禁帶寬度為0.72eV、晶向?yàn)閇100];步驟Slb，采用濕式化學(xué)清洗，其中，采用濕式化學(xué)清洗的步驟包括，將N型銻化鎵片先后置入