本发明涉及一种太阳能电池表面吸收增强层的制备方法，属于太阳能电池技术领域。
背景技术：
能源是人类社会发展进步的原动力。当前社会的进步和科技的飞速发展在大幅提高人们生活质量的同时，也引发了日益突出的能源和环境问题。太阳能具有清洁、储量丰富及无地域局限的特点。而且太阳辐射的能量足以满足人类对能量的全部需求，通过光伏效应实现太阳能向电能的转换是太阳能利用的重要途径。在此领域中，由于太阳能电池的简便易装、利用率高的特性，它受到越来越多的关注。
二氧化钛由于具有化学性质稳定、抗光腐蚀、无毒和低成本以及光催化活性高等特点而备受人们关注。半导体二氧化钛是一种重要的光催化剂，被广泛的应用于光催化降解有机污染物、太阳能电池、气敏传感器、光解水制氢等。带隙为3.2eV的锐钛矿型二氧化钛因资源丰富、安全无毒、光电性能好、转换效率高以及制作简单等优点，成为太阳能电池研究的核心。
但是，二氧化钛的禁带宽度较大，只能吸收紫外光，而紫外光在太阳光中的含量较少，仅有3%~5% ，且二氧化钛光量子效率最多不高于 28%，故太阳能利用率仅在1%左右；此外，二氧化钛在光激发下生成的自由电子很容易与正的空穴再复合，导致光量子效率很低，这极大地限制了二氧化钛的应用范围。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题：针对二氧化钛光量子效率低的问题，本发明提供了一种太阳能电池表面吸收增强层的制备方法，本发明通过配置聚苯乙烯纳米微球乳液制得蛋白石结构薄膜，并以其为模板将二氧化钛渗透入蛋白石结构薄膜中，经烧结去除蛋白石结构薄膜，制得反蛋白石结构二氧化钛薄膜，再将银纳米粒子沉积在反蛋白石结构二氧化钛薄膜的缝隙中，利用银纳米粒子有效抑制电子空穴复合作用和提高光吸收增强效果，最后用四氯化钛溶液处理，在薄膜表面形成特殊的网状纳米多孔结构，提高电子的迁移率和延长电子寿命，制得太阳能电池表面吸收增强层。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
（1）称取1~2g聚乙烯吡咯烷酮加入200~300mL质量分数为70%乙醇溶液中，以300~400r/min搅拌至聚乙烯吡咯烷酮完全溶解，加入10~15mL苯乙烯单体，1~2g偶氮二异丁氰，继续搅拌10~15min，在氮气氛围下，加热至70~80℃，反应4~6h后，将反应液装入离心机中，以1000~2000r/min离心分离，得聚苯乙烯纳米微球；
（2）用无水乙醇和去离子水分别洗涤上述聚苯乙烯纳米微球1~3次，并将其过200目筛，将过筛后的聚苯乙烯纳米微球置于冷冻干燥箱中冻干，称取0.03~0.05g干燥后的聚苯乙烯纳米微球加入300~500mL去离子水中，用300W超声波超声分散15~20min，得聚苯乙烯乳液，将20cm×10cm大小的FTO导电玻璃垂直浸入乳液中，并在40~50℃干燥箱中干燥20~24h，取出导电玻璃，得覆蛋白石膜导电玻璃，备用；
（3）称取18~20g钛酸四丁酯，与27~30mL质量分数为15%乙酸乙醇溶液混合，加入190~195mL质量分数为98%乙醇溶液中，在30~35℃下，以400~500r/min搅拌30~40min，加入180~200mL无水乙醇，得透明溶胶；
（4）将上述步骤（2）制备的覆蛋白石膜导电玻璃，置于80~85℃干燥箱中加热15~20min后，浸泡在上述透明溶胶中1~2min，取出导电玻璃置于50~55℃真空干燥箱中干燥1~2h，再将导电玻璃浸泡在透明溶胶中，重复浸泡干燥操作3~5次，将覆膜导电玻璃置于煅烧炉中，在500~550℃下烧结2~3h，冷却至室温，取出，得覆反蛋白石结构二氧化钛薄膜导电玻璃；
（5）将上述覆反蛋白石结构二氧化钛薄膜导电玻璃浸泡在100~200mL质量浓度为20%硝酸银溶液中，加入20~30mL质量浓度为10%甲醛溶液，并用质量浓度为17％氨水调节混合液pH为8.0~9.0，在遮光情况下，反应15~20min，取出覆膜导电玻璃，再将其浸泡在200~300mL摩尔浓度为0.1mol/L四氯化钛溶液中20~24h，取出覆膜导电玻璃，置于煅烧炉中，在500~550℃下煅烧20~30min，得太阳能电池表面吸收增强层。
用本发明制备的太阳能电池表面吸收增强层组装的太阳能电池，光学增强效果为18~20%，光电转换率提高3~4%，太阳能电池使用寿命提高2~3年。
本发明的有益技术效果是：
（1）本发明制备的太阳能电池表面吸收增强层光吸收增强效果好，有效提高电池光电转换率；
（2）本发明制备的太阳能电池表面吸收增强层，能有效抑制电子空穴复合作用并延长太阳能电池的使用寿命。
具体实施方式
称取1~2g聚乙烯吡咯烷酮加入200~300mL质量分数为70%乙醇溶液中，以300~400r/min搅拌至聚乙烯吡咯烷酮完全溶解，加入10~15mL苯乙烯单体，1~2g偶氮二异丁氰，继续搅拌10~15min，在氮气氛围下，加热至70~80℃，反应4~6h后，将反应液装入离心机中，以1000~2000r/min离心分离，得聚苯乙烯纳米微球；用无水乙醇和去离子水分别洗涤上述聚苯乙烯纳米微球1~3次，并将其过200目筛，将过筛后的聚苯乙烯纳米微球置于冷冻干燥箱中冻干，称取0.03~0.05g干燥后的聚苯乙烯纳米微球加入300~500mL去离子水中，用300W超声波超声分散15~20min，得聚苯乙烯乳液，将20cm×10cm大小的FTO导电玻璃垂直浸入乳液中，并在40~50℃干燥箱中干燥20~24h，取出导电玻璃，得覆蛋白石膜导电玻璃；称取18~20g钛酸四丁酯，与27~30mL质量分数为15%乙酸乙醇溶液混合，加入190~195mL质量分数为98%乙醇溶液中，在30~35℃下，以400~500r/min搅拌30~40min，加入180~200mL无水乙醇，得透明溶胶；将上述覆蛋白石膜导电玻璃，置于80~85℃干燥箱中加热15~20min后，浸泡在上述透明溶胶中1~2min，取出导电玻璃置于50~55℃真空干燥箱中干燥1~2h，再将导电玻璃浸泡在透明溶胶中，重复浸泡干燥操作3~5次，将覆膜导电玻璃置于煅烧炉中，在500~550℃下烧结2~3h，冷却至室温，取出，得覆反蛋白石结构二氧化钛薄膜导电玻璃；将上述覆反蛋白石结构二氧化钛薄膜导电玻璃浸泡在100~200mL质量浓度为20%硝酸银溶液中，加入20~30mL质量浓度为10%甲醛溶液，并用质量浓度为17％氨水调节混合液pH为8.0~9.0，在遮光情况下，反应15~20min，取出覆膜导电玻璃，再将其浸泡在200~300mL摩尔浓度为0.1mol/L四氯化钛溶液中20~24h，取出覆膜导电玻璃，置于煅烧炉中，在500~550℃下煅烧20~30min，得太阳能电池表面吸收增强层。
实例1
称取1g聚乙烯吡咯烷酮加入200mL质量分数为70%乙醇溶液中，以300r/min搅拌至聚乙烯吡咯烷酮完全溶解，加入10mL苯乙烯单体，1g偶氮二异丁氰，继续搅拌10min，在氮气氛围下，加热至70℃，反应4h后，将反应液装入离心机中，以1000r/min离心分离，得聚苯乙烯纳米微球；用无水乙醇和去离子水分别洗涤上述聚苯乙烯纳米微球1次，并将其过200目筛，将过筛后的聚苯乙烯纳米微球置于冷冻干燥箱中冻干，称取0.03g干燥后的聚苯乙烯纳米微球加入300mL去离子水中，用300W超声波超声分散15min，得聚苯乙烯乳液，将20cm×10cm大小的FTO导电玻璃垂直浸入乳液中，并在40℃干燥箱中干燥20h，取出导电玻璃，得覆蛋白石膜导电玻璃；称取18g钛酸四丁酯，与27mL质量分数为15%乙酸乙醇溶液混合，加入190mL质量分数为98%乙醇溶液中，在30℃下，以400r/min搅拌30min，加入180mL无水乙醇，得透明溶胶；将上述覆蛋白石膜导电玻璃，置于80℃干燥箱中加热15min后，浸泡在上述透明溶胶中1min，取出导电玻璃置于50℃真空干燥箱中干燥1h，再将导电玻璃浸泡在透明溶胶中，重复浸泡干燥操作3次，将覆膜导电玻璃置于煅烧炉中，在500℃下烧结2h，冷却至室温，取出，得覆反蛋白石结构二氧化钛薄膜导电玻璃；将上述覆反蛋白石结构二氧化钛薄膜导电玻璃浸泡在100mL质量浓度为20%硝酸银溶液中，加入20mL质量浓度为10%甲醛溶液，并用质量浓度为17％氨水调节混合液pH为8.0，在遮光情况下，反应15min，取出覆膜导电玻璃，再将其浸泡在200mL摩尔浓度为0.1mol/L四氯化钛溶液中20h，取出覆膜导电玻璃，置于煅烧炉中，在500℃下煅烧20min，得太阳能电池表面吸收增强层。
用本发明制备的太阳能电池表面吸收增强层组装的太阳能电池，光学增强效果为18%，光电转换率提高3%，太阳能电池使用寿命提高2年。
实例2
称取1.5g聚乙烯吡咯烷酮加入250mL质量分数为70%乙醇溶液中，以350r/min搅拌至聚乙烯吡咯烷酮完全溶解，加入12mL苯乙烯单体，1.5g偶氮二异丁氰，继续搅拌12min，在氮气氛围下，加热至75℃，反应5h后，将反应液装入离心机中，以1500r/min离心分离，得聚苯乙烯纳米微球；用无水乙醇和去离子水分别洗涤上述聚苯乙烯纳米微球2次，并将其过200目筛，将过筛后的聚苯乙烯纳米微球置于冷冻干燥箱中冻干，称取0.04g干燥后的聚苯乙烯纳米微球加入400mL去离子水中，用300W超声波超声分散18min，得聚苯乙烯乳液，将20cm×10cm大小的FTO导电玻璃垂直浸入乳液中，并在45℃干燥箱中干燥22h，取出导电玻璃，得覆蛋白石膜导电玻璃；称取19g钛酸四丁酯，与28mL质量分数为15%乙酸乙醇溶液混合，加入192mL质量分数为98%乙醇溶液中，在32℃下，以450r/min搅拌35min，加入190mL无水乙醇，得透明溶胶；将上述覆蛋白石膜导电玻璃，置于82℃干燥箱中加热18min后，浸泡在上述透明溶胶中1.5min，取出导电玻璃置于52℃真空干燥箱中干燥1.5h，再将导电玻璃浸泡在透明溶胶中，重复浸泡干燥操作4次，将覆膜导电玻璃置于煅烧炉中，在520℃下烧结2.5h，冷却至室温，取出，得覆反蛋白石结构二氧化钛薄膜导电玻璃；将上述覆反蛋白石结构二氧化钛薄膜导电玻璃浸泡在150mL质量浓度为20%硝酸银溶液中，加入25mL质量浓度为10%甲醛溶液，并用质量浓度为17％氨水调节混合液pH为8.5，在遮光情况下，反应18min，取出覆膜导电玻璃，再将其浸泡在250mL摩尔浓度为0.1mol/L四氯化钛溶液中22h，取出覆膜导电玻璃，置于煅烧炉中，在520℃下煅烧25min，得太阳能电池表面吸收增强层。
用本发明制备的太阳能电池表面吸收增强层组装的太阳能电池，光学增强效果为19%，光电转换率提高3.5%，太阳能电池使用寿命提高2.5年。
实例3
称取2g聚乙烯吡咯烷酮加入300mL质量分数为70%乙醇溶液中，以400r/min搅拌至聚乙烯吡咯烷酮完全溶解，加入15mL苯乙烯单体，2g偶氮二异丁氰，继续搅拌15min，在氮气氛围下，加热至80℃，反应6h后，将反应液装入离心机中，以2000r/min离心分离，得聚苯乙烯纳米微球；用无水乙醇和去离子水分别洗涤上述聚苯乙烯纳米微球3次，并将其过200目筛，将过筛后的聚苯乙烯纳米微球置于冷冻干燥箱中冻干，称取0.05g干燥后的聚苯乙烯纳米微球加入500mL去离子水中，用300W超声波超声分散20min，得聚苯乙烯乳液，将20cm×10cm大小的FTO导电玻璃垂直浸入乳液中，并在50℃干燥箱中干燥24h，取出导电玻璃，得覆蛋白石膜导电玻璃；称取20g钛酸四丁酯，与30mL质量分数为15%乙酸乙醇溶液混合，加入195mL质量分数为98%乙醇溶液中，在35℃下，以500r/min搅拌40min，加入200mL无水乙醇，得透明溶胶；将上述覆蛋白石膜导电玻璃，置于85℃干燥箱中加热20min后，浸泡在上述透明溶胶中2min，取出导电玻璃置于55℃真空干燥箱中干燥2h，再将导电玻璃浸泡在透明溶胶中，重复浸泡干燥操作5次，将覆膜导电玻璃置于煅烧炉中，在550℃下烧结3h，冷却至室温，取出，得覆反蛋白石结构二氧化钛薄膜导电玻璃；将上述覆反蛋白石结构二氧化钛薄膜导电玻璃浸泡在200mL质量浓度为20%硝酸银溶液中，加入30mL质量浓度为10%甲醛溶液，并用质量浓度为17％氨水调节混合液pH为9.0，在遮光情况下，反应20min，取出覆膜导电玻璃，再将其浸泡在300mL摩尔浓度为0.1mol/L四氯化钛溶液中24h，取出覆膜导电玻璃，置于煅烧炉中，在550℃下煅烧30min，得太阳能电池表面吸收增强层。
用本发明制备的太阳能电池表面吸收增强层组装的太阳能电池，光学增强效果为20%，光电转换率提高4%，太阳能电池使用寿命提高3年。