[发明专利]一种多级氧化铟锡纳米线阵列复合材料及其制备方法与在太阳能电池中的应用

权利要求书

1.一种多级氧化铟锡纳米线阵列复合材料，其包括生长在导电基底上的多级氧化铟锡纳米线阵列，所述多级氧化铟锡纳米线阵列上包裹有硫化亚铜壳层。 

2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于：所述多级氧化铟锡纳米线阵列的级数为1～5级； 

所述多级氧化铟锡纳米线阵列中，每级氧化铟锡纳米线的长度为1微米～30微米，直径为50纳米～300纳米。 

3.根据权利要求1或2所述的复合材料，其特征在于：所述硫化亚铜壳层的厚度为5纳米～100纳米； 

所述导电基底为氧化铟锡玻璃或氟掺杂氧化锡玻璃。 

4.权利要求1～3中任一项所述复合材料的制备方法，包括如下步骤： 

(1)以金纳米颗粒为催化剂，通过化学气相沉积法，在所述导电基底上按级数依次沉积生长氧化铟锡纳米线，即得所述多级氧化铟锡纳米线阵列； 

(2)通过下述1)-3)中任一种所述方法在所述多级氧化铟锡纳米线阵列上包覆Cu₂S壳层： 

1)通过化学浴沉积法，在所述多级氧化铟锡纳米线阵列上包覆CdS壳层；然后通过离子交换法，将所述CdS壳层转化成Cu₂S壳层； 

2)通过连续离子层吸附法，在所述多级氧化铟锡纳米线阵列上包覆Cu₂S壳层； 

3)通过磁控溅射法，在所述多级氧化铟锡纳米线阵列上包覆Cu₂S壳层； 

(3)在惰性气氛下，经煅烧即得所述复合材料。 

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述金纳米颗粒的粒径为2～10纳米； 

生长所述多级氧化铟锡纳米线阵列所用的铟源为金属铟和/或氧化铟； 

生长所述多级氧化铟锡纳米线阵列所用的锡源为金属锡和/或氧化锡； 

所述铟源与所述锡源的摩尔比为1～30：1。 

6.根据权利要求4或5中所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，将生长所述氧化铟锡纳米线阵列所用的铟源和锡源在600～1000℃的条件下加热成气态，加热时间为5～120分钟； 

所述多级氧化铟锡纳米线阵列的生长过程在沉积区进行，所述沉积区的温度为300～550℃，生长时间为5～120分钟。 

7.根据权利要求4-6中任一项所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)1)中， 

所述化学浴沉积法使用的镉盐为乙酸镉、氯化镉、硫酸镉和硝酸镉中至少一种； 

所述化学浴沉积法使用的硫盐为硫粉、硫脲、氨基硫脲和硫代乙酰胺中至少一种； 

所述化学浴沉积法的温度为0～100℃，时间为0.1～8小时； 

所述离子交换法包括如下步骤： 

将得到的包覆CdS壳层的多级氧化铟锡纳米线阵列转移至铜盐的水溶液中，经离子交换反应，即将所述CdS壳层转化成Cu₂S壳层； 

所述铜盐为乙酸亚铜、氯化亚铜和硫酸亚铜中至少一种； 

所述离子交换反应的温度为5～90℃，时间为0.5～60分钟。 

8.根据权利要求4-6中任一项所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)2)中， 

所述连续离子层吸附法包括如下步骤： 

将所述多级氧化铟锡纳米线阵列连续浸在铜盐和硫盐水溶液中，经连续离子层吸附，即在所述多级氧化铟锡纳米线阵列上包覆Cu₂S壳层； 

所述铜盐为乙酸亚铜、氯化亚铜和硫酸亚铜中至少一种； 

所述硫盐为硫化钠、硫化钾和硫化铵中至少一种； 

所述连续离子层吸附法的温度为5～50℃，连续吸附次数为1～20次，每次吸附的时间为0.5～5分钟。 

9.根据权利要求4-6中任一项所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)3)中， 

所述磁控溅射法采用射频溅射法； 

所述射频溅射法的条件如下： 

功率为100～300瓦，溅射压强为3～10毫托，时间为200～2000秒。 

10.权利要求1-3中任一项所述多级氧化铟锡纳米线阵列复合材料在作为太阳能电池的对电极中的应用。