[发明专利]一种可见红外宽频带光吸收材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种可见红外宽频带光吸收材料，其特征是：该可见红外宽频带光吸收材料是铜的薄膜，是以多孔氧化铝阵列膜板为模板将铜经磁控溅射生成的铜多孔纳米薄膜。制备方法包括：制备多孔氧化铝阵列模板；将铜进行磁控溅射，制备多孔氧化铝阵列模板附着铜膜：用化学腐蚀法进行分离，制得铜多孔纳米薄膜。采用本发明制备的铜多孔纳米薄膜在200nm～2500nm的波长范围内吸光率均达到90%以上、性能良好，可以作为理想的光吸收剂，具有薄、轻等特点，适用于太阳能电池光吸收材料、可见红外光敏传感器等领域，也可直接作为可见红外宽频带光吸收材料使用，实用性强。

技术领域

本发明属于光吸收材料及其制备，涉及一种可见红外宽频带光吸收材料及其制备方法。本发明可见红外宽频带光吸收材料适用于太阳能电池光吸收材料、可见红外光敏传感器，也可直接作为可见红外宽频带光吸收材料使用。

背景技术

随着科技的发展，能源的利用和开发，光能的利用也越来越受到重视。光吸收是光(电磁辐射)在通过材料的时候，与材料发生相互作用，电磁辐射能量被部分转化为其它能量形式的物理过程。光热转换就是被吸收的光以能量的形式被释放出来，产生热的过程，没有被吸收的能量被物体反射、散射或透射。光可以按照频率和波长来表示，不同的频率对应着相对的波长范围和不同的吸收原理。

光的吸收主要分为一般吸收和选择吸收。一般吸收是指吸收很少，且在某一给定波段内几乎不变。选择吸收指吸收很多，且随波长而剧烈地变化，比如石英对可见光吸收特别小，但是对3.5-5.0μm波长范围的红外光却可以强烈吸收。在对光吸收材料及其应用的研究中，基于纳米光子学的技术是一个重要而且活跃的分支。当材料结构的尺度不断减小，光与物质间的相互作用将会呈现出新的特质，例如材料有效折射率的可操控性，局域场增强效应，以及可调的半导体材料带隙等。在此基础之上，纳米结构材料可以实现独特的光吸收性能，例如吸收效率的提高，局域的光热转化，吸收光谱的调节等。基于这些特性，纳米结构材料能够提升或改善现有光吸收器件的性能。

现有技术中，制备纳米线、纳米管以及纳米复合膜的技术有电化学沉积法、纳米圈光刻法、化学蚀刻、溶胶-凝胶自燃烧技术、单溶剂热法结合共沉淀法、射频磁控溅射沉积、溶胶－凝胶和旋涂法等；所采用的金属有金、银、铜、CdTe/CdS薄膜、In₂O₃、SnO₂等；在得到的产品所测试的光吸收性能中，吸光性能均不好，基本只是在某个波长下吸光性能偏好，并且吸光度最高不超过88％。

据文献调研，目前用来制备金属纳米材料的金属基本为重金属(例如Ag、Ni、Cd等)，制备的工艺比较复杂(步骤多，有些步骤的要求苛刻，容易受到温度、湿度等因素影响，并且大多数产品都是复合膜，需要多次重复制备薄膜的工艺，比较复杂)，所得到的薄膜不够均匀(薄膜不均匀会导致导电导热性能不好)；这些缺陷会使材料应用于太阳能电池光吸收材料、可见红外光敏传感器等时对光的响应受到影响。