一种高能量转化率太阳能电池材料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开一种高能量转化率太阳能电池材料及其制备方法，由以下重量份的原料组成：二氧化硅45?52份，五氧化二磷0.9?1.2份，三氧化二锑0.2?0.6份，三氧化二硼1.3?1.8份，变价金属氧化物2?5份，钛酸丁酯8?13份，硝酸锌0.9?1.4份，无水乙醇25?30份。其制备步骤包括将二氧化硅等原料混合升温后浸入籽晶，调整提升速度和温度得到硅晶片，涂膜后煅烧并冷却得到。本发明所述太阳能电池材料及制备方法易于实现，可以增加对太阳光的利用率，提高能量转化效率，具有广阔的应用前景。
【专利说明】
一种高能量转化率太阳能电池材料及其制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及太阳能电池材料制备技术领域，具体涉及一种高能量转化率太阳能电池材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]太阳能是指太阳的热辐射能，主要表现就是常说的太阳光线。在化石燃料日趋减少的情况下，太阳能已成为人类使用能源的重要组成部分，并不断得到发展。太阳能的利用有光热转换和光电转换两种方式，太阳能发电是一种新兴的可再生能源。从目前来说也是一种取之不尽用之不竭的能量源。
[0003]—般来说，在太阳光中占主要地位的为紫外光、可见光和红外光。现有的大部分太阳能电池材料可吸收太阳光的波长范围较窄，导致了其对光的利用率较小，材料本体经光照后产生的电子-空穴浓度不够高，稳定性不强，当电极两端形成内电场后电子和空穴在迀移的过程中较为容易复合，从而进一步削弱这种光生伏打效应，使得材料对光能向电能转化的过程中显现出能量转化效率低下。
【发明内容】
[0004]针对现有技术的不足，本发明提供了一种高能量转化率太阳能电池材料及其制备方法。
[0005]为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现:
[0006]—种高能量转化率太阳能电池板材料，由以下重量份的原料组成:二氧化硅45-52份，五氧化二磷0.9-1.2份，三氧化二锑0.2-0.6份，三氧化二硼1.3-1.8份，变价金属氧化物2-5份，钛酸丁酯8-13份，硝酸锌0.9-1.4份，无水乙醇25-30份。
[0007]优选的，由以下重量份的原料组成:二氧化硅49份，五氧化二磷I份，三氧化二锑
0.3份，三氧化二硼1.7份，变价金属氧化物3份，钛酸丁酯12份，硝酸锌1.1份，无水乙醇28份。
[0008]优选的，所述变价金属氧化物为三氧化二铁、氧化铜和二氧化锰中的一种或几种。
[0009]制备步骤如下:
[0010]I)将二氧化硅、五氧化二磷、三氧化二锑、三氧化二硼和变价金属氧化物放入石英坩祸内充分混合后，升温至1460 V得到熔融物A;
[0011]2)待熔融物A的温度稳定后，将籽晶慢慢浸入熔融物A中并快速向上提升得到细颈部分B;
[0012]3)待细颈部分B生长完后，调整提升速度与温度使晶棒直径的变化范围为1-2mm，得到等径部分C;
[0013]4)待等径部分C生长完后，调整提升速度与温度使晶棒与液面分开，取等径部分并切割得到晶片D;
[0014]5)将硝酸锌加入无水乙醇后，再滴入钛酸丁酯并搅拌50-70分钟得到溶液E;
[0015]6)将晶片D浸入溶液E中后以2mm/s的速度提膜并放入90 V干燥箱中干燥15分钟，得到涂膜晶片F;
[0016]7)将涂膜晶片F放入电阻炉中煅烧并保温，随炉冷却至室温。
[0017]优选的，所述步骤5)中钛酸丁酯滴入过程与搅拌同时进行，搅拌时间为60分钟。
[0018]优选的，所述步骤7)中煅烧温度为430°C，保温时间为30分钟。
[0019]本发明提供了一种高能量转化率太阳能电池材料及其制备方法，其有益效果是:本发明原料各组分混合性较好，原料中引入了磷、锑、硼元素可以增加硅半导体PN结中的空穴-电子对浓度。在此基础上，通过引入变价金属元素，利用高温下易产生的低氧分压显现出的弱还原特性使得变价金属离子较为容易的脱离出弱束缚电子，从而进一步增加电子浓度以及迀移的能力。此外，通过在晶片表面涂覆钛膜，由于其禁带宽度较宽的本征特性使得对紫外光的吸收较为敏感，可以达到进一步利用太阳光中的紫外光部分，增加了对太阳光的利用率，提高了能量转化效率。本发明所述太阳能电池材料及制备方法易于实现，具有广阔的应用前景。
【具体实施方式】
[0020]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0021]实施例1:
[0022]一种高能量转化率太阳能电池板材料，由以下重量份的原料组成:二氧化硅49份，五氧化二磷I份，三氧化二锑0.3份，三氧化二硼1.7份，三氧化二铁2份、氧化铜I份，钛酸丁酯12份，硝酸锌1.1份，无水乙醇28份。
[0023]制备步骤如下:
[0024]I)将二氧化硅、五氧化二磷、三氧化二锑、三氧化二硼和变价金属氧化物放入石英坩祸内充分混合后，升温至1460 V得到熔融物A;
[0025]2)待熔融物A的温度稳定后，将籽晶慢慢浸入熔融物A中并快速向上提升得到细颈部分B;
[0026]3)待细颈部分B生长完后，调整提升速度与温度使晶棒直径的变化范围为l_2mm，得到等径部分C;
[0027]4)待等径部分C生长完后，调整提升速度与温度使晶棒与液面分开，取等径部分并切割得到晶片D;
[0028]5)将硝酸锌加入无水乙醇后，再滴入钛酸丁酯并搅拌60分钟得到溶液E，其中，钛酸丁酯滴入过程与搅拌同时进行；
[0029]6)将晶片D浸入溶液E中后以2mm/s的速度提膜并放入90°C干燥箱中干燥15分钟，得到涂膜晶片F;
[0030]7)将涂膜晶片F放入电阻炉中升温至430°C煅烧并保温30分钟，随炉冷却至室温。
[0031]实施例2:
[0032]一种高能量转化率太阳能电池板材料，由以下重量份的原料组成:二氧化硅45份，五氧化二磷1.2份，三氧化二锑0.5份，三氧化二硼1.5份，三氧化二铁I份、氧化铜I份，二氧化锰I份，钛酸丁酯8份，硝酸锌0.9份，无水乙醇30份。
[0033]制备步骤如下:
[0034]I)将二氧化硅、五氧化二磷、三氧化二锑、三氧化二硼和变价金属氧化物放入石英坩祸内充分混合后，升温至1460 V得到熔融物A;
[0035]2)待熔融物A的温度稳定后，将籽晶慢慢浸入熔融物A中并快速向上提升得到细颈部分B;
[0036]3)待细颈部分B生长完后，调整提升速度与温度使晶棒直径的变化范围为l_2mm，得到等径部分C;
[0037]4)待等径部分C生长完后，调整提升速度与温度使晶棒与液面分开，取等径部分并切割得到晶片D;
[0038]5)将硝酸锌加入无水乙醇后，再滴入钛酸丁酯并搅拌55分钟得到溶液E，其中，钛酸丁酯滴入过程与搅拌同时进行；
[0039]6)将晶片D浸入溶液E中后以2mm/s的速度提膜并放入90°C干燥箱中干燥15分钟，得到涂膜晶片F;
[0040]7)将涂膜晶片F放入电阻炉中升温至430°C煅烧并保温30分钟，随炉冷却至室温。[0041 ] 实施例3:
[0042]—种高能量转化率太阳能电池板材料，由以下重量份的原料组成:二氧化硅52份，五氧化二磷0.9份，三氧化二铺0.6份，三氧化二硼1.3份，三氧化二铁2份，二氧化猛3份，钛酸丁酯13份，硝酸锌1.4份，无水乙醇25份。
[0043]制备步骤如下:
[0044]I)将二氧化硅、五氧化二磷、三氧化二锑、三氧化二硼和变价金属氧化物放入石英坩祸内充分混合后，升温至1460 V得到熔融物A;
[0045]2)待熔融物A的温度稳定后，将籽晶慢慢浸入熔融物A中并快速向上提升得到细颈部分B;
[0046]3)待细颈部分B生长完后，调整提升速度与温度使晶棒直径的变化范围为l_2mm，得到等径部分C;
[0047]4)待等径部分C生长完后，调整提升速度与温度使晶棒与液面分开，取等径部分并切割得到晶片D;
[0048]5)将硝酸锌加入无水乙醇后，再滴入钛酸丁酯并搅拌50分钟得到溶液E，其中，钛酸丁酯滴入过程与搅拌同时进行；
[0049]6)将晶片D浸入溶液E中后以2mm/s的速度提膜并放入90°C干燥箱中干燥15分钟，得到涂膜晶片F;
[0050]7)将涂膜晶片F放入电阻炉中升温至430°C煅烧并保温30分钟，随炉冷却至室温。[0051 ] 实施例4:
[0052]一种高能量转化率太阳能电池板材料，由以下重量份的原料组成:二氧化硅50份，五氧化二磷1.1份，三氧化二锑0.3份，三氧化二硼1.4份，氧化铜2份，二氧化锰2份，钛酸丁酯9份，硝酸锌I份，无水乙醇26份。
[0053]制备步骤如下:
[0054]I)将二氧化硅、五氧化二磷、三氧化二锑、三氧化二硼和变价金属氧化物放入石英坩祸内充分混合后，升温至1460 V得到熔融物A;
[0055]2)待熔融物A的温度稳定后，将籽晶慢慢浸入熔融物A中并快速向上提升得到细颈部分B;
[0056]3)待细颈部分B生长完后，调整提升速度与温度使晶棒直径的变化范围为l_2mm，得到等径部分C;
[0057]4)待等径部分C生长完后，调整提升速度与温度使晶棒与液面分开，取等径部分并切割得到晶片D;
[0058]5)将硝酸锌加入无水乙醇后，再滴入钛酸丁酯并搅拌70分钟得到溶液E，其中，钛酸丁酯滴入过程与搅拌同时进行；
[0059]6)将晶片D浸入溶液E中后以2mm/s的速度提膜并放入90°C干燥箱中干燥15分钟，得到涂膜晶片F;
[0060]7)将涂膜晶片F放入电阻炉中升温至430°C煅烧并保温30分钟，随炉冷却至室温。
[0061]以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
【主权项】
1.一种高能量转化率太阳能电池板材料，其特征在于，由以下重量份的原料组成:二氧化硅45-52份，五氧化二磷0.9-1.2份，三氧化二锑0.2-0.6份，三氧化二硼1.3-1.8份，变价金属氧化物2-5份，钛酸丁酯8-13份，硝酸锌0.9-1.4份，无水乙醇25-30份。2.根据权利要求1所述高能量转化率太阳能电池板材料，其特征在于，由以下重量份的原料组成:二氧化硅49份，五氧化二磷I份，三氧化二锑0.3份，三氧化二硼1.7份，变价金属氧化物3份，钛酸丁酯12份，硝酸锌1.1份，无水乙醇28份。3.根据权利要求2所述高能量转化率太阳能电池板材料，其特征在于，所述变价金属氧化物为三氧化二铁、氧化铜和二氧化锰中的一种或几种。4.一种根据权利要求1-3中任一所述高能量转化率太阳能电池板材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: 1)将二氧化硅、五氧化二磷、三氧化二锑、三氧化二硼和变价金属氧化物放入石英坩祸内充分混合后，升温至1460°C得到熔融物A; 2)待熔融物A的温度稳定后，将籽晶慢慢浸入熔融物A中并快速向上提升得到细颈部分B； 3)待细颈部分B生长完后，调整提升速度与温度使晶棒直径的变化范围为l-2mm，得到等径部分C; 4)待等径部分C生长完后，调整提升速度与温度使晶棒与液面分开，取等径部分并切割得到晶片D; 5)将硝酸锌加入无水乙醇后，再滴入钛酸丁酯并搅拌50-70分钟得到溶液E; 6)将晶片D浸入溶液E中后以2mm/s的速度提膜并放入90°C干燥箱中干燥15分钟，得到涂月吴晶片F ； 7)将涂膜晶片F放入电阻炉中煅烧并保温，随炉冷却至室温。5.根据权利要求4所述高能量转化率太阳能电池板材料的制备方法，其特征在于:所述步骤5)中钛酸丁酯滴入过程与搅拌同时进行，搅拌时间为60分钟。6.根据权利要求4所述高能量转化率太阳能电池板材料的制备方法，其特征在于:所述步骤7)中煅烧温度为430 V，保温时间为30分钟。
【文档编号】H01L31/18GK105895716SQ201610466795
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年6月22日
【发明人】唐荣木
【申请人】安徽国成顺风风力发电有限公司