導(dǎo)電玻璃、其制備方法和應(yīng)用技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)適用于太陽(yáng)能領(lǐng)域，提供了一種導(dǎo)電玻璃、其制備方法和應(yīng)用。該導(dǎo)電玻璃，包括相層疊的玻璃基底層、導(dǎo)電膜層，還包括二氧化鈦納米線陣列層，該二氧化鈦納米線陣列形成于該導(dǎo)電膜層之上，該二氧化鈦納米線陣列中摻雜有正三價(jià)的鈦離子。本發(fā)明專利技術(shù)導(dǎo)電玻璃，通過二氧化鈦納米線陣列層及摻雜與該陣列層中的正三價(jià)鈦離子，二氧化鈦納米線穿插于光活性層當(dāng)中，可以起到加速收集載流子的作用，避免了光生載流子的再?gòu)?fù)合效應(yīng)。導(dǎo)電玻璃，制作工藝簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性高，成本低，可以提高光伏薄膜電池的光電轉(zhuǎn)化效率，并且制備過程無污染，適合大面積產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
導(dǎo)電玻璃、其制備方法和應(yīng)用
本專利技術(shù)屬于太陽(yáng)能領(lǐng)域，尤其涉及一種導(dǎo)電玻璃、其制備方法和應(yīng)用。
技術(shù)介紹
進(jìn)入二十一世紀(jì)以來，隨著化石能源的日益枯竭，傳統(tǒng)能源的價(jià)格大幅飆升，嚴(yán)重制約了全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。光伏發(fā)電作為一種全新的可再生能源技術(shù)，目前正逐步替代先用的一次能源，且可望在未來的100年內(nèi)成為主流的能源供給方式。然而當(dāng)前，對(duì)于以晶體硅太陽(yáng)電池為代表的第一代光伏太陽(yáng)電池技術(shù)，由于其對(duì)原材料的用量較大，導(dǎo)致制作成本依舊較高，在沒有政府資助的情況下，投資回報(bào)期通常大于10年以上，因此難以得到大規(guī)模普及。而以非晶硅電池為代表的光伏薄膜電池，即所謂的第二代光伏太陽(yáng)電池技術(shù)， 由于其采用沉積鍍膜的方式，因此可以大幅減少對(duì)原材料的消耗(通常僅為晶體硅電池的 1/200)，目前正廣泛受到科研界及產(chǎn)業(yè)界的關(guān)注。然而對(duì)于光伏薄膜電池來說，目前其市場(chǎng)份額依舊較低，不足20%。這主要是因?yàn)楣夥∧る姵氐霓D(zhuǎn)換效率不高，導(dǎo)致相同裝機(jī)容量的情況下占地面積較大，因此制約了其應(yīng)用范圍。而導(dǎo)致轉(zhuǎn)換效率不高的核心問題在于薄膜電池光活性層當(dāng)中較低的載流子收集效率。眾所周知，由于光伏薄膜電池采用了諸如化學(xué)氣相沉積、磁控濺射、真空蒸鍍等獨(dú)特的鍍膜工藝在透明導(dǎo)電玻璃表面鍍膜，而非一代光伏電池所采用的鑄造工藝，因此光活性層當(dāng)中原子的分布排列不規(guī)則，缺陷較多，光生電子空穴對(duì)(即光生載流子)的傳遞速度較慢，致使復(fù)合效應(yīng)明顯，因此電子收集效率較晶體硅太陽(yáng)電池要低。為了提高光伏薄膜電池的電子收集效率，一種可行的方案是在透明導(dǎo)電玻璃表面制備導(dǎo)電性優(yōu)越的縱向納米線陣列結(jié)構(gòu)，這樣光生載流子可以借助于導(dǎo)電性卓越的一維納米線來傳導(dǎo)至基底，減少了傳輸路徑，縮短了傳輸時(shí)間，從而降低了被復(fù)合的概率。因此總的光電轉(zhuǎn)換效率可以得到進(jìn)一步提聞。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
有鑒于此，本專利技術(shù)提供一種導(dǎo)電玻璃，解決現(xiàn)有技術(shù)中太陽(yáng)能電池的導(dǎo)電玻璃光電效率低的技術(shù)問題。本專利技術(shù)是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種導(dǎo)電玻璃，包括層疊結(jié)合的玻璃基底層、導(dǎo)電膜層，在該導(dǎo)電膜層外表面生長(zhǎng)有二氧化鈦納米線陣列，該二氧化鈦納米線陣列中摻雜有正三價(jià)的鈦離子。上述導(dǎo)電玻璃制備方法，包括如下步驟將導(dǎo)電玻璃置于含有鈦化合物的水溶液中5-24小時(shí)，惰性氣體吹干后于 450-520°C條件下煅燒1-5小時(shí)，得到第一中間體，該鈦化合物選自硫酸鈦、三氯化鈦、四氯化鈦、異丁醇鈦、正丁醇鈦、硫酸氧鈦、丁胺基鈦、四乙胺基鈦、四丙胺基鈦或鈦酸四丁酯中的一種或多種，該導(dǎo)電玻璃包括層疊結(jié)合的玻璃基底層和導(dǎo)電層；將該第一中間體以導(dǎo)電層朝上的方式置于由水、脂肪酸及鈦源組成的混合溶液中，在150-200°C條件下反應(yīng)5-24小時(shí)，得到第二中間體，該鈦源選自硫酸鈦、三氯化鈦、四氯化鈦、異丁醇鈦、正丁醇鈦、硫酸氧鈦、丁胺基鈦、四乙胺基鈦、四丙胺基鈦或鈦酸四丁酯中的一種或者多種；將該第二中間體置于酸性水溶液中，以該第二中間體為陰極，以石墨電極為陽(yáng)極， 在5-30伏條件下通電10-120秒，得到導(dǎo)電玻璃。本專利技術(shù)進(jìn)一步提供上述導(dǎo)電玻璃在太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用。本專利技術(shù)導(dǎo)電玻璃，通過二氧化鈦納米線陣列層及摻雜與該陣列層中的正三價(jià)鈦離子，二氧化鈦納米線穿插于光活性層當(dāng)中，可以起到加速收集載流子的作用，避免了光生載流子的再?gòu)?fù)合效應(yīng)。導(dǎo)電玻璃，制作工藝簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性高，成本低，可以提高光伏薄膜電池的光電轉(zhuǎn)化效率，并且制備過程無污染，適合大面積產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。附圖說明圖1是本專利技術(shù)實(shí)施例導(dǎo)電玻璃制備方法各步驟得到的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖2是本專利技術(shù)實(shí)施例制備的導(dǎo)電玻璃結(jié)構(gòu)示意圖3是本專利技術(shù)實(shí)施例的導(dǎo)電玻璃的光電轉(zhuǎn)換效率圖。具體實(shí)施方式為了使本專利技術(shù)的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本專利技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本專利技術(shù)，并不用于限定本專利技術(shù)。本專利技術(shù)實(shí)施例提供一種導(dǎo)電玻璃，包括層疊結(jié)合的玻璃基底層、導(dǎo)電膜層和在該導(dǎo)電膜層外表面(即導(dǎo)電膜層的與玻璃基底層結(jié)合面相對(duì)的表面)上還生長(zhǎng)有二氧化鈦納米線陣列，該二氧化鈦納米線陣列中摻雜有正三價(jià)的鈦離子。具體的,請(qǐng)參閱圖2,圖2顯示本專利技術(shù)實(shí)施例導(dǎo)電玻璃的結(jié)構(gòu)示意圖,包括玻璃基底層和導(dǎo)電膜層以及生長(zhǎng)在導(dǎo)電膜層外表面的二氧化鈦納米線陣列，該二氧化鈦納米線陣列由參雜有三價(jià)的鈦離子的二氧化鈦納米線構(gòu)成，該二氧化鈦納米線以垂直或基本垂直的方式生長(zhǎng)于該導(dǎo)電膜層外表面之上。在優(yōu)選實(shí)施例中，該二氧化鈦納米線陣列的高度為 1-20微米，該正三價(jià)鈦離子的摻雜質(zhì)量濃度為O. 1%-5% (以二氧化鈦納米線陣列的整體質(zhì)量計(jì))。本專利技術(shù)實(shí)施例導(dǎo)電玻璃中的該二氧化鈦納米線陣列以垂直或及基本垂直的方式形成于導(dǎo)電膜層外表面上，這樣光生載流子可以借助于導(dǎo)電性卓越的一維納米線來傳導(dǎo)至基底，減少了傳輸路徑，縮短了傳輸時(shí)間，從而降低了被復(fù)合的概率；通過該二氧化鈦納米線陣列層中摻雜的正三價(jià)鈦離子，也能夠起到加速載流子收集的作用，避免光生載流子產(chǎn)生復(fù)合效應(yīng)，因此實(shí)現(xiàn)使用該導(dǎo)電玻璃的太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率大大提升。請(qǐng)參閱圖1，圖1顯示導(dǎo)電玻璃制備方法各步驟得到的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖，本專利技術(shù)實(shí)施例進(jìn)一步提供上述導(dǎo)電玻璃制備方法，包括如下步驟步驟SOl，制備二氧化鈦種子層將導(dǎo)電玻璃置于含有鈦化合物的水溶液中5-24小時(shí)，惰性氣體吹干后于450-520°C條件下煅燒1-5小時(shí)，得到第一中間體，該鈦化合物選自硫酸鈦、三氯化鈦、四氯化鈦、異丁醇鈦、正丁醇鈦、硫酸氧鈦、丁胺基鈦、四乙胺基鈦、四丙胺基鈦或鈦酸四丁酯中的一種或多種，該導(dǎo)電玻璃包括層疊結(jié)合的玻璃基底層和導(dǎo)電層；步驟S02，以該二氧化鈦種子層為基礎(chǔ)制備二氧化鈦納米線陣列層將該第一中間體以導(dǎo)電層朝上的方式置于由水、脂肪酸及鈦源組成的混合溶液中，在150-200°C條件下反應(yīng)5-24小時(shí)，得到第二中間體，該鈦源選自硫酸鈦、三氯化鈦、四氯化鈦、異丁醇鈦、正丁醇鈦、硫酸氧鈦、丁胺基鈦、四乙胺基鈦、四丙胺基鈦或鈦酸四丁酯中的一種或者多種；步驟S03，向二氧化鈦納米線陣列層中摻雜正三價(jià)鈦離子將該第二中間體置于酸性水溶液中，以該第二中間體為陰極，以石墨電極為陽(yáng)極， 在5-30伏條件下通電10-120秒，得到導(dǎo)電玻璃。具體的，步驟SOl中，該導(dǎo)電玻璃包括玻璃基底層和層疊于該玻璃基底層上的導(dǎo)電膜層，該導(dǎo)電膜層的材質(zhì)沒有限制。步驟SOl中，將導(dǎo)電玻璃清洗干凈，然后將其浸泡于濃度為0.001摩爾/升-0.5 摩爾/升含有鈦化合物的水溶液當(dāng)中，在室溫下保持浸泡時(shí)間為5到24個(gè)小時(shí)。將浸泡過的透明導(dǎo)電玻璃取出，采用惰性氣體吹干，然后放置于煅燒爐中煅燒1-5小時(shí)，煅燒溫度控制在450°C -520°C。該鈦化合物選自硫酸鈦、三氯化鈦、四氯化鈦、異丁醇鈦、正丁醇鈦、硫酸氧鈦、丁胺基鈦、四乙胺基鈦、四丙胺基鈦或鈦酸四丁酯中的一種或多種。經(jīng)過步驟S01， 在導(dǎo)電玻璃的導(dǎo)電膜層上形成一層二氧化鈦種子層，整體為第一中間體，該惰性氣體可以為氮?dú)狻鍤饣蚝狻Ｕ?qǐng)參閱圖1中的步驟二，在導(dǎo)電膜層上形成二氧化鈦種子層，該二氧化鈦種子層為不連續(xù)的顆粒。步驟S02中，將水與脂肪酸混合攪拌10-60分鐘，然后向其中加入鈦源，攪拌狀態(tài)下反應(yīng)30-120分鐘后，轉(zhuǎn)移到反應(yīng)器中，得到含水、脂肪酸及鈦源的混合溶液。其中，水的質(zhì)量比含量小于2%，鈦源的質(zhì)量濃度為20%-本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種導(dǎo)電玻璃，包括層疊結(jié)合的玻璃基底層、導(dǎo)電膜層，其特征在于，在所述導(dǎo)電膜層外表面生長(zhǎng)有二氧化鈦納米線陣列，所述二氧化鈦納米線陣列中摻雜有正三價(jià)的鈦離子。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種導(dǎo)電玻璃，包括層疊結(jié)合的玻璃基底層、導(dǎo)電膜層，其特征在于，在所述導(dǎo)電膜層外表面生長(zhǎng)有二氧化鈦納米線陣列，所述二氧化鈦納米線陣列中摻雜有正三價(jià)的鈦離子。2.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電玻璃，其特征在于，所述二氧化鈦納米線陣列的厚度為1-20微米。3.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電玻璃，其特征在于，所述正三價(jià)的鈦離子的摻雜質(zhì)量濃度為 O. 1%-5%。4.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電玻璃制備方法，包括如下步驟 將導(dǎo)電玻璃置于含有鈦化合物的水溶液中5-24小時(shí)，惰性氣體吹干后于450-520°C條件下煅燒1-5小時(shí)，得到第一中間體，所述鈦化合物選自硫酸鈦、三氯化鈦、四氯化鈦、異丁醇鈦、正丁醇鈦、硫酸氧鈦、丁胺基鈦、四乙胺基鈦、四丙胺基鈦或鈦酸四丁酯中的一種或多種，所述導(dǎo)電玻璃包括層疊結(jié)合的玻璃基底層和導(dǎo)電層； 將所述第一中間體以導(dǎo)電層朝上的方式置于由水、脂肪酸及鈦源組成的混合溶液中，在150-200°C條件下反...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：韓元鋒，汪遠(yuǎn)昊，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：延邊萬業(yè)隆新能源科技開發(fā)有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：