[发明专利]纳米有序氧化锌薄膜材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及无机材料制备领域，应用于光伏电池领域，具体为一种纳米有序氧化锌薄膜材料的制备方法。

背景技术

ZnO是一种宽直接能带间隙（3.37 eV）、大激子束缚能（60 meV）和具有压电特性的n型半导体。其在染料敏化太阳能电池（J Phys Chem B, 2006, 110: 2087-2092）、光催化、电催化（Electroanalysis 2007, 19: 1008-1014）、传感（Nanotechnology, 2006, 17: 2266-2270）、场发射（Adv Mater, 2007, 19: 1627-1631）、各向异性磁性（Nature Mater, 2004, 3: 533-538）、热电效应（Nature, 2008, 451: 163-167）和波导（Adv Mater, 2008, 20: 4455-4459）等方面具有应用，表现出强大的功能。

纳米有序氧化锌具有较低的电子诱生缺陷和良好的机电耦合性能，在基底上高度有序生长的氧化锌纳米结构薄膜可制作太阳能电池电极, 其有利于电子传输，减少电子与界面的复合，提高电池效率。特别是在室温下规则的氧化锌纳米阵列的光致紫外激光发射现象, 极大推动了在固体基底上制备高度有序的氧化锌纳米阵列的研究。此外，纳米有序结构氧化锌具有类似于光学晶体的取向分布的有序性，这种特性会降低光的散射，从而可获得更强的光吸收和更高的光电流。在尺寸维度方面，与二维和零维纳米材料相比，一维纳米材料（单晶结构）在染料敏化太阳能电池、电子传导性、传感、场发射材料、各向异性磁性、热电效应和波导等方面具有更优异的表现，其主要原因为一维的构造、大的比表面积和纵向横向的各向异性。（Science, 2001, 292: 1897-1899; Adv Mater, 2007, 19: 749-753; Science, 2001, 291: 1947-1949; Science, 2005, 309: 1700-1704; Nano Lett, 2003, 3: 1625-1631; Science, 2004, 303: 1348-1351; J Am Chem Soc, 2004, 126: 6703-6709; J Phys Chem B, 2005, 109: 11209-11214; J Phys Chem C, 2007, 111: 6678-6683; J Am Chem Soc, 2003, 125: 4728-4729; Adv Funct Mater, 2007, 17: 1303-1310; Nano Lett, 2002, 2: 1287-1291）

目前，已报道有许多方法制备氧化锌纳米材料，包括化学气相沉积法、金属有机化学气相沉积法、物理气相沉积法、固-气过程、电子束平版印刷、扫描探针平版印刷、纳米模板法、相移影印技术、超声波方法、生物模拟合成法、溶剂热法、熔盐合成方法、电化学方法和溶胶-凝胶方法。各种方法各具优缺点。比如，气相方法一般制备的样品纯度高，但需要高温和高端仪器。液相法可调的条件比较多，但同时带来控制的复杂性。对于模板法，有些模板制备本身比较困难，如生物模板或胶束类模板。在需要除去模板时，可能会对样品的形貌和结构造成影响。水热法则是比较难于控制反应过程的。此外，处于高温环境下的水热反应器，本身存在潜在危险。因此需要一种操作简单成本较低的有序氧化锌纳米材料的制备方法。

发明内容

本发明为解决目前氧化锌纳米材料制备过程复杂且成本较高的的技术问题，提供一种纳米有序氧化锌薄膜材料的制备方法。