[发明专利]一种基于纳米结构薄膜电极的氧化亚铜太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明提供一种基于纳米结构薄膜电极的氧化亚铜太阳能电池及其制备方法，在玻璃衬底上自下而上依次制备有：银纳米线薄膜层，氧化锌薄膜层，氧化锌纳米柱层，氧化亚铜层，氧化亚铜保护层，电极层。本发明采用银纳米线薄膜层与氧化锌纳米柱复合薄膜层，其具有多次光散射功能，与氧化亚铜形成异质结结构，提高光吸收能力，采用P型高分子材料为氧化亚铜保护层，能够有效隔离氧化亚铜与空气中的水氧结合，能够极大的提高氧化亚铜材料寿命，本发明具有低成本，实用性强，易于大规模生产等优势，有着广阔的应用前景。

【技术领域】

本发明涉及太阳能电池制造技术领域，特别涉及一种基于纳米结构薄膜电极的氧化亚铜太阳能电池及其制备方法。

【背景技术】

近年来，人类一直致力于寻找节能，环保的新型光伏材料。氧化亚铜(Cu2O)是一种重要的无机金属氧化物，其广泛的应用于半导体催化剂，太阳能转换等领域，其原材料来源丰富、无毒绿色环保，而且制备方法简单、经济成本低廉。在氧化亚铜太阳能电池器件的制作过程中仍然存在着一些问题：1、当前氧化亚铜太阳能电池多采用ITO薄膜作为透明导电薄膜制备太阳能电池器件，ITO薄膜价格昂贵；2、针对氧化亚铜易吸收空气中水分而潮解。因此，有必要研发一种新型氧化亚铜太阳能电池来解决上述问题。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种基于纳米结构薄膜电极的氧化亚铜太阳能电池及其制备方法，来解决上述问题。

为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，本发明提供一种基于纳米结构薄膜电极的氧化亚铜太阳能电池的制备方法，其包括：提供具有第一表面和与所述第一表面相对应的第二表面的衬底，清洗所述衬底；在所述第一表面上通过旋转涂膜的方法制备银纳米线薄膜层；通过旋转涂膜的方法在所述银纳米线薄膜层上制备氧化锌薄膜层；在所述氧化锌薄膜层上通过水热法生长氧化锌纳米柱层；通过电化学沉积法在所述氧化锌纳米柱层上制备氧化亚铜薄膜层；在所述氧化亚铜薄膜层上用旋转涂膜的方法制备P型保护层；通过丝网印刷、真空蒸镀、真空溅射或电子束热蒸发中的任意一种方法在所述P型保护层上制备顶电极，形成电极层，完成基于纳米结构薄膜电极的氧化亚铜太阳能电池的制作。

作为本发明的一个优选的实施例，所述衬底先用洗涤剂进行清洗，然后采用乙醇超声清洗，再采用去离子水超声清洗，最后用去离子水清洗，将清洗后的衬底干燥，置衬底保持在氮气环境中。

作为本发明的一个优选的实施例，在所述第一表面上通过旋转涂膜的方法制备银纳米线薄膜层包括：取1-10mg/ml的银纳米线醇分散液，将所述衬底放置在旋转涂膜机上旋转涂膜，待烘干后形成银纳米线薄膜层，所述银纳米线薄膜层的厚度为200-1000nm。

作为本发明的一个优选的实施例，通过旋转涂膜的方法在所述银纳米线薄膜层上制备氧化锌薄膜层包括：将锌化合物、二乙醇胺和乙醇在40-100℃的温度条件下混合并进行反应，陈化24h后形成氧化锌溶胶，在所述银纳米线薄膜层上用旋转涂膜的方法获得氧化锌薄膜，经烘干后形成氧化锌薄膜层，所述氧化锌薄膜层的厚度为10-200nm。

作为本发明的一个优选的实施例，所述锌化合物为醋酸锌、硝酸锌或乙酰丙酮锌中的一种或多种，所述锌化合物中锌的浓度为0.01-1mol/L，所述二乙醇胺与锌的物质的量比为1:1。

作为本发明的一个优选的实施例，在所述氧化锌薄膜层上通过水热法生长氧化锌纳米柱层包括：将所述氧化锌薄膜层面朝下放入烧杯中，通过水热法生长获得氧化锌纳米柱层，所述氧化锌纳米柱层的高度为500nm-2000nm。

作为本发明的一个优选的实施例，通过电化学沉积法在所述氧化锌纳米柱层上制备氧化亚铜薄膜层包括：用蒸馏水配置浓度为0.01-0.2mol/L的二价铜盐溶液，加入10倍铜盐浓度的乳酸，用NaOH溶液调节PH值至12，充分搅拌后得到电镀液，所述氧化锌纳米柱层在所述电镀液中进行电沉积，形成氧化亚铜薄膜层，所述二价铜盐为醋酸铜、硝酸铜或硫酸铜中的一种或多种。