[发明专利]一种基于硫属亚铜化合物的纳米异质结太阳能电池及其制备方法

权利要求书

1.一种基于硫属亚铜化合物的纳米异质结太阳能电池的制备方法，所述纳米异质结太阳能电池，是以上表面覆有绝缘层(2)的硅基衬底(1)为基底，在所述绝缘层(2)上分散有硫属亚铜化合物准一维纳米结构(3)，在所述硫属亚铜化合物准一维纳米结构(3)的两端各沉积有第一金属薄膜电极(4)和In₂S₃薄膜(5)，所述硫属亚铜化合物准一维纳米结构(3)与所述第一金属薄膜电极(4)呈欧姆接触，与所述In₂S₃薄膜(5)形成异质结；在所述In₂S₃薄膜(5)上方沉积有第二金属薄膜电极(6)，所述In₂S₃薄膜(5)与所述第二金属薄膜电极(6)呈欧姆接触；其特征在于，所述纳米异质结太阳能电池的制备方法包括如下步骤：

(1)取上表面覆有绝缘层的硅基衬底作为基底，将硫属亚铜化合物准一维纳米结构分散在所述绝缘层上；

(2)通过一次紫外曝光光刻和薄膜沉积技术，在硫属亚铜化合物准一维纳米结构的一端沉积有第一金属薄膜电极；

(3)通过二次定位紫外曝光光刻和脉冲激光沉积技术，在硫属亚铜化合物准一维纳米结构的另一端沉积In₂S₃薄膜；

将完成In₂S₃薄膜沉积的器件放入快速退火炉中，以惰性气体冲洗炉腔，然后对器件进行退火，退火气氛为N₂或Ar，退火气压为0.02-0.04MPa，退火温度为300-350℃，退火时间为5-30min；

(4)通过三次定位紫外曝光光刻和薄膜沉积技术，在In₂S₃薄膜上方沉积第二金属薄膜电极，即获得基于硫属亚铜化合物的纳米异质结太阳能电池。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)通过脉冲激光沉积技术沉积In₂S₃薄膜时，真空室的气压不高于5×10^-3Pa，脉冲激光器的工作参数为：激光波长248nm，脉冲宽度25ns，激光能量为174mJ，激光频率为5Hz，镀膜时间为15-60min；使用的靶材为高纯In₂S₃粉末压制而成的本征靶材。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述硫属亚铜化合物准一维纳米结构(3)的化学结构式为Cu_2-xA，其中A为硫元素或硒元素，0≤x≤0.25；

所述硫属亚铜化合物准一维纳米结构(3)为纳米线、纳米棒、纳米管或纳米带；

所述硫属亚铜化合物准一维纳米结构(3)的轴向长度不小于10μm，径向长度为100-1000nm。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述绝缘层(2)为SiO₂、Si₃N₄或HfO₂；所述绝缘层(2)的电阻率大于1×10³Ω·cm、厚度为100-500nm。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述In₂S₃薄膜(5)的厚度为200-1000nm。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述第一金属薄膜电极(4)为Au电极、Ti/Au复合电极、Cr/Au复合电极或Ni/Au复合电极；

所述Au电极的厚度为30-100nm；

所述Ti/Au复合电极、Cr/Au复合电极、Ni/Au复合电极分别是在厚度3-10nm的Ti、Cr、Ni上沉积有30-100nm厚的Au。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述第二金属薄膜电极(6)为In电极、In/Au复合电极、Ag电极或Al电极；所述In电极、Ag电极或者Al电极的厚度为30-100nm；所述In/Au复合电极是在厚度为30-100nm的In上沉积有3-10nm厚的Au。