一種高效熱光伏電池制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電池技術領域，具體涉及到一種高效熱光伏電池制備方法。
【背景技術】
[0002]太陽能電池是一種有效地吸收太陽輻射能，利用光生伏打效應把光能轉換成電能的器件，當太陽光照在半導體P-Ν結(P-N Junct1n)上，形成新的空穴-電子對(V_Epair)，在P-Ν結電場的作用下，空穴由N區流向P區，電子由P區流向N區，接通電路后就形成電流。由于是利用各種勢皇的光生伏特效應將太陽光能轉換成電能的固體半導體器件，故又稱太陽能電池或光伏電池，是太陽能電池陣電源系統的重要組件。太陽能電池主要有晶硅(Si)電池，三五族半導體電池(GaAs, Cds/Cu2S, Cds/CdTe, Cds/InP, CdTe/Cu2Te)，無機電池，有機電池等，其中晶硅太陽能電池居市場主流主導地位。晶硅太陽能電池的基本材料為純度達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、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，防止電池受外層空間范愛倫帶內高能電子和質子的輻射損傷。
[0003]熱光伏電池技術是將高溫熱輻射體的能量通過半導體P-Ν結直接轉換成電能的技術，即利用半導體P-Ν結在近紅外光照射下，產生光生伏特效應。其原理與傳統太陽能電池相似，差別在光源利用不同。傳統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出的紅外線(800-2000nm)。
[0004]熱光伏電池概念為上世紀60年代提出，目前美國和德國研究集中在制備方法相對簡單的銻化鎵(GaSb)同質P-Ν結熱光伏電池，麻省理工學院林肯實驗室C.A.WANG報導了 M0VPE生長熱光伏(TPV)用GalnAsSb合金材料研究進展，用與之晶格匹配的GaSb基材，所有前體均為有機金屬；包括:TMGa，TMIn, TBAs, TMSb ；n/p型參雜劑分別為DMTe和DMZn ；材料質量取決于生長溫度，In和As含量和襯底錯取向度。得到了類鏡面的表面形貌和室溫光螢(PL)光譜，其峰值發射波長為2-2.59mm ;X射線衍射，表面形貌和低溫測量表明，生長溫度由575°C下降至525°C及減少In，As含量都可使材料質量提高。1996年，美國的JX Crystals公司報導了基于GaSb電池的便攜式小型熱光伏發電系統，能源利用率接近90%，美國西華盛頓大學開發了一種熱光伏動力汽車樣品，裝配8個GaSb熱光伏系統組件，最高時速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。
【發明內容】
[0006]本發明提供了一種高效熱光伏電池制備方法，采用不同于現有的光伏電池制備方法，相較于傳統太陽能電池，具有制作簡單、光電轉換率高等特點。
[0007]具體技術方案如下: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、晶向為[100];
[0017]所述采用濕式化學清洗的步驟包括，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，將經過預清洗的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，所述采用鋅擴散法制備P+層的步驟包括:將N型銻化鎵片和固態鋅源放置于石墨盒中并通入氮氣200-300ml/min，在530-580°C的擴散溫度下，擴散60-90min ;將擴散后的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型銻化鎵片和固態鋅源放置于石墨盒中并通入氮氣200ml/min、擴散溫度為550°C，擴散時間70min，將擴散后的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]采用復合薄膜技術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，在短波長的UV紫外線輻射的條件下，在反應腔中通入氧氣與氮氣，其中，反應溫度為50_60°C，氧氣流量為15-25L/min，氮氣流量為 10_20L/min，沉積時間 8_12s。
[0029]上述的制備方法，其中，所述采用復合薄膜技術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1600-2000毫托、等離子功率6000-7000Watt的反應腔中，通入NH3
3.5-4.5slm和SiH4 900-1 lOOsccm，反應時間為200_230s，形成所述第一層氮化硅Si3N4薄膜；將流量調整為NH34.5-6.5slm、SiH4 500-800sccm，反應時間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，在折射率層的上側絲網印刷Ag電極，其中主柵數量為3-5根，細柵數量為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型銻化鎵片下側建立A1電場層和背面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、電極層進行高溫燒結。
[0033]本發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；采用鋅擴散法制備P+層；折射率層的建立；電極層的建立，本發明制備的高效熱光伏電池，采用不同于現有的光伏電池制備方法，相較于傳統太陽能電池，具有制作簡單、光電轉換率高等特點，整體上電池層數少、電池結構簡單，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非限制性實施例所作的詳細描述，本發明及其特征、夕卜形和優點將會變得更明顯。在全部附圖中相同的標記指示相同的部分。并未刻意按照比例繪制附圖，重點在于示出本發明的主旨。
[0035]圖1為本發明提供的一種高效熱光伏電池制備方法的示意圖。
【具體實施方式】
[0036]在下文的描述中，給出了大量具體的細節以便提供對本發明更為徹底的理解。然而，對于本領域技術人員而言顯而易見的是，本發明可以無需一個或多個這些細節而得以實施。在其他的例子中，為了避免與本發明發生混淆，對于本領域公知的一些技術特征未進行描述。
[0037]為了徹底理解本發明，將在下列的描述中提出詳細的步驟以及詳細的結構，以便闡釋本發明的技術方案。本發明的較佳實施例詳細描述如下，然而除了這些詳細描述外，本發明還可以具有其他實施方式。
[0038]參照圖1所示，本發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、晶向為[100];步驟Slb，采用濕式化學清洗，其中，采用濕式化學清洗的步驟包括，將N型銻化鎵片先后置入