一种GaSb单晶电池表面改性的方法与流程

本申请涉及一种gasb单晶电池表面改性的方法，属于太阳能电池、热光伏电池。

背景技术：

1、gasb在ⅲ-ⅴ族化合物中占有重要的地位，其具有禁带宽度窄，光谱响应截止波长长，红外特征明显等特点，良好的性质使得其广泛应用于医疗、通讯、能源等领域器件的制造。但在其应用于热光伏系统之中面临着电池输出效率有待提高的问题，在众多电池改性方法之中，减反射膜改性对于电池光吸收效率的提高一直是研究的热点方向。

2、原子层沉积(ald)是一种适合于研制最新的和前沿性的产品的薄膜制备技术。其具有能真正在纳米尺度上精确控制薄膜厚度、能实现高质量的表面钝化和减反射层并具有高重复性和可拓展性，将其应用于gasb单晶电池改性过程中，通过化学气相脉冲前驱体在表面依次发生化学反应从而制备得到具有减小光的反射率的薄膜结构，该技术具有可控制表面薄膜形貌，实现表面薄膜的均匀性生长等优点。

3、gasb表面改性的方法虽然已有多篇报道，但由于gasb单晶材料在热光伏领域的巨大作用，且其集成的gasb单晶电池用于热光伏系统之中的效率亟待提高，因此，针对gasb单晶电池而开发的原子层沉积(ald)面改性方法能够极大推动gasb单晶电池在热光伏系统中的应用，有必要研发更多的基于ald技术实现gasb单晶电池表面改性的方法。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种能够有效解决上述技术问题的对gasb单晶电池进行表面改性的方法。

2、根据本申请的第一个方面，提供了一种gasb单晶电池表面改性的方dd220550i-dl

3、法，所述方法至少包括：

4、采用原子层沉积法在gasb单晶电池表面循环制备晶体薄膜；

5、所述晶体薄膜为tio2薄膜；

6、所述tio2薄膜具有三角形形貌，且三角形顶角度数为64°。

7、可选地，所述tio2薄膜的制备过程中的钛前驱体选自钛酸四丁酯、tic14、异丙醇钛中的至少一种。

8、可选地，所述原子层沉积法过程中，氧源选自臭氧、o2、乙醇中的至少一种。

9、可选地，所述tio2薄膜的制备过程中先通入钛前驱体再通入氧源。

10、可选地，所述通入钛前驱体的脉冲时间为0.1～4s。

11、可选地，所述通入钛前驱体的脉冲时间选自0.1s、0.5s、1s、2s、3s、4s中的任意值或上述任意两点间的范围值。

12、可选地，所述通入氧源的脉冲时间为0.5～5s。

13、可选地，所述通入氧源的脉冲时间选自0.5s、1s、2s、3s、4s、5s中的任意值或上述任意两点间的范围值。

14、可选地，所述钛前驱体与所述gasb单晶电池表面吸附的时间为15～150s。

15、可选地，所述钛前驱体与所述gasb单晶电池表面吸附的时间选自15s、30s、50s、70s、100s、150s中的任意值或上述任意两点间的范围值。

16、可选地，所述钛前驱体与所述氧源反应的时间为15～180s，反应的温度为200～500℃。

17、可选地，所述钛前驱体与所述氧源反应的时间选自15s、30s、50s、70s、100s、150s、180s中的任意值或上述任意两点间的范围值。

18、可选地，所述钛前驱体与所述氧源反应的温度选自200℃、250℃、300℃、400℃、500℃中的任意值或上述任意两点间的范围值。

19、可选地，所述原子层沉积法过程中，载气选自非活性气氛，所述非活性气氛选自氩气气氛、氦气气氛中的一种。

20、可选地，所述载气流量为110sccm～200sccm。

21、可选地，所述载气流量选自110sccm、130sccm、160sccm、200sccm中的任意值或上述任意两点间的范围值。

22、dd220550i-dl

23、可选地，所述循环制备晶体薄膜的次数为10～15次。

24、可选地，所述循环制备晶体薄膜的次数选自10次、12次、15次中的任意值或上述任意两点间的范围值。

25、作为一个具体的实施方式，本发明通过下述技术方案实现：

26、一种gasb单晶电池表面改性的方法，包含以下步骤：以钛酸四丁酯作为前驱体，以臭氧作为氧源，以高纯度的氩气作为载气和清洗气体。

27、s1.将gasb单晶电池放入ald腔体内部，并抽真空，保持腔体温度在200～500℃。

28、s2.脉冲钛酸四丁酯0.1～4s，载气流量为110sccm，随后使其与gasb单晶电池表面发生化学吸附持续15～150s。

29、s3.脉冲高纯度氩气25～100s，去除多余的钛酸四丁酯以及发生副反应生成的副产物。

30、s4.脉冲臭氧0.5～5s，载气流量为110sccm，其与吸附在电池表面的钛酸四丁酯发生化学反应持续15～180s生成三角形形貌tio2薄膜。

31、s5.脉冲高纯度氩气30～100s，去除多余的臭氧以及发生化学反应生成的副产物。

32、重复操作s1至s5，通过控制重复次数来调控制备的tio2薄膜表面形貌以及厚度。

33、可选地，tio2沉积在gasb表面并呈现一个良好的三角形结构，可通过控制循环次数来调整tio2薄膜的厚度以及形状。

34、本申请能产生的有益效果包括：

35、本发明公开了一种gasb单晶电池表面改性的方法，该方法在gasb单晶电池表面利用原子层沉积技术(ald)制备一层三角形形貌tio2薄膜来实现gasb单晶电池转换效率的提升，本方法以钛酸四丁酯(tbt)作为前驱体，以臭氧作为氧源，以高纯度氩气作为载气和清洗气体，通过沉积圈数来调控氧化物薄膜的厚度和微观形貌，通过微观形貌观察可以发现，沉积的tio2以一种三角形的方式附着在gasb单晶电池的表面，三角形反射膜对gasb单晶电池吸收光能是更加有利的形态。其次，该工艺可适用于多种不同表面改性方法，包括但不限于tio2、gaas、ingaas薄膜dd220550i-dl等。

36、

技术特征：

1.一种gasb单晶电池表面改性的方法，其特征在于，所述方法至少包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述tio2薄膜的制备过程中的钛前驱体选自钛酸四丁酯、tic14、异丙醇钛中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述原子层沉积法过程中，氧源选自臭氧、o2、乙醇中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述tio2薄膜的制备过程中先通入钛前驱体再通入氧源。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述通入钛前驱体的脉冲时间为0.1～4s。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述通入氧源的脉冲时间为0.5～5s。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述钛前驱体与所述gasb单晶电池表面吸附的时间为15～150s；

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述原子层沉积法过程中，载气选自非活性气氛，所述非活性气氛选自氩气气氛、氦气气氛中dd220550i-dl的一种。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述载气流量为110sccm～200sccm。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述循环制备晶体薄膜的次数为10～15次。

技术总结本申请公开了一种GaSb单晶电池表面改性的方法，所述方法至少包括：采用原子层沉积法在GaSb单晶电池表面循环制备TiO<subgt;2</subgt;薄膜；所述TiO<subgt;2</subgt;薄膜具有三角形形貌。本发明通过ALD技术对GaSb单晶电池进行表面改性后，GaSb单晶电池表面由于反射而损失的部分光子可以再被反射回GaSb表面，相当于减小了反射率，减小了入射光的能量损失，从而实现对电池转换效率的提高。该工艺可用于多种不同金属氧化物对GaSb单晶电池的表面改性方法，将改性后的GaSb单晶电池用于热光伏系统之中可以有效提升电池的转换效率。技术研发人员：谢奎,张杰,叶灵婷,程方圆受保护的技术使用者：先进能源科学与技术广东省实验室技术研发日：技术公布日：2024/6/13