[发明专利]复合纳米异质结薄膜材料及复合异质结太阳电池制备方法

权利要求书

1.一种复合纳米异质结薄膜材料制备方法，其特征在于，所述复合纳米异质结薄膜材料制备方法中的复合纳米异质结薄膜材料包括基底、液相生长在基底上的n型ZnO纳米棒阵列薄膜和采用连续离子沉积法在ZnO纳米棒阵列间隙中填充ZnS薄膜，是采用ZnS薄膜填充到空隙，再用电化学沉积法把Cu₂O沉积在ZnO或ZnS纳米棒表面，具体过程包括以下步骤：

步骤一，将制备好的ZnO纳米棒阵列放入Zn(NO₃)₂溶液中放置沉积，然后用去离子水冲洗；再放入Na₂S溶液中放置沉积，然后用去离子水冲洗；循环周期为15次，ZnS自下而上充分填充到纳米棒阵列的空隙中形成了ZnO/ZnS复合纳米薄膜；

步骤二，以碱性铜盐溶液为电解液，在-0.4~0.6V的沉积电位下沉积70-150s，将p型Cu₂O电化学沉积在ZnO或ZnS纳米棒表面，实现p型Cu₂O半导体对ZnO或ZnS纳米棒的保形覆盖，形成ZnO/ZnS/Cu₂O。

2.如权利要求1所述的复合纳米异质结薄膜材料制备方法，其特征在于，所述步骤一中的沉积条件为：溶液浓度为0.1-0.2MpH为12-13，沉积温度15-25℃，沉积时间5-10min，循环周期为15-25次。

3.如权利要求1所述的复合纳米异质结薄膜材料制备方法，其特征在于，所述步骤二中的沉积条件为：沉积溶液pH11.0-13.0，沉积温度50-60℃，电位为-0.4V，沉积时间100s。

4.如权利要求1所述的复合纳米异质结薄膜材料制备方法，其特征在于，所述步骤二所用的碱性铜盐溶液为0.2~0.3M的CuSO₄，溶液中加入乳酸作为络合剂，乳酸浓度为4M。

5.如权利要求1所述的复合纳米异质结薄膜材料制备方法，其特征在于，所述步骤一在生长ZnO纳米棒阵列薄膜时，采用水热生长方法，利用溶胶凝胶法制备ZnO种子前驱体，然后在基底上涂敷所述的ZnO种子前驱体，形成薄膜，经热处理得到一层均匀的纳米级ZnO晶种层；在反应容器中将基底带有晶种层的面悬空倒扣浸没于ZnO生长溶液中，水浴条件下反应得到高度取向的ZnO纳米棒阵列。

6.如权利要求1所述的复合纳米异质结薄膜材料制备方法，其特征在于，所述n型ZnO纳米棒阵列薄膜的制备方法包括以下步骤：采用旋涂镀膜的方法在清洗好的基底上制备一层ZnO胶体膜；真空管式炉中350℃~550℃退火10min~30min，即在基底表面形成一层均匀致密的纳米级ZnO晶种层；用KOH和Zn(NO₃)₂按摩尔比1:8配制浓度为0.10~0.25M的[Zn(OH)₄]^2-水溶液，充分磁力搅拌，得到一澄清溶液，将阵列生长液倒入反应容器内，然后将基底制备有晶种层的面向下悬浮于阵列生长液中，之后密封好反应容器，将其置于电热恒温水槽中，在20~50℃水浴条件下，保温10min~12h，取出，依次用去离子水漂洗，无水乙醇冲洗，室温真空烘干。

7.如权利要求1所述的复合纳米异质结薄膜材料制备方法，其特征在于，所述基底为ITO或FTO导电玻璃。

8.如权利要求1所述的复合纳米异质结薄膜材料制备方法，其特征在于，所述复合纳米异质结薄膜材料制备方法采用碱调解pH，常用的为氢氧化钾。

9.一种复合异质结太阳电池制备方法，其特征在于，所述复合异质结太阳电池制备方法包括以下步骤：首先，利用上述的复合纳米异质结薄膜材料制备方法制备ZnO/ZnS/Cu₂O复合纳米异质结薄膜，然后在异质结的Cu₂O层上表面溅射金属或导电氧化物电极，得ZnO/ZnS/Cu₂O复合纳米异质结太阳电池。

10.如权利要求9所述的复合异质结太阳电池制备方法，其特征在于，所述复合异质结太阳电池制备方法中的复合纳米异质结太阳电池所用金属电极为Au或Pt；所用导电氧化物电极为ITO或FTO。