[發明專利]一種p-CuO-n-ZnO太陽能電池及其制備方法

無效

• 申請號: 201210063326.X
• 申請日: 2012-03-09
• 公開（公告）號: CN102610687A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 李嵐;王麗師;徐建萍;任志瑞;葛林;陳義鵬;李波;李夢真;姜立芳;朱明雪;洪源
• 申請（專利權）人: 天津理工大學
• 主分類號: H01L31/073
• 分類號: H01L31/073;H01L31/18
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司 12002
• 代理人: 侯力

1.一種p-CuO-n-ZnO太陽能電池，其特征在于：底層至頂層依次疊加為ITO襯底、垂直定向的ZnO納米棒陣列、CuO薄膜和Au電極，其中垂直定向的ZnO納米棒陣列作為n型半導體吸收層，CuO薄膜作為p型半導體光吸收層和空穴傳輸層。

2.根據權利要求1所述p-CuO-n-ZnO太陽能電池，其特征在于：所述ZnO納米棒的長度為1.5μm、直徑為100nm。

3.根據權利要求1所述p-CuO-n-ZnO太陽能電池，其特征在于：所述CuO薄膜的厚度為50-100nm。

4.根據權利要求1所述p-CuO-n-ZnO太陽能電池，其特征在于：所述Au電極的厚度為100nm。

5.一種如權利要求1所述p-CuO-n-ZnO太陽能電池的制備方法，其特征在于步驟如下：

1)利用溶膠凝膠法在ITO上制備ZnO籽晶層：將Zn(CH₃COO)₂·2H₂O溶于乙二醇甲醚中，再加入乙醇胺，在70℃下水浴加熱3小時，形成鋅離子濃度為0.5mol/L的ZnO溶膠，陳化12小時，然后在4000轉/分鐘的轉速下將ZnO溶膠旋涂在清洗干凈的ITO襯底表面，在400℃的馬弗爐內退火5-10分鐘，上述旋涂和退火重復兩次，獲得ZnO籽晶層；

2)通過化學浴沉積法制備垂直定向的氧化鋅納米棒陣列：將上述制備有ZnO籽晶層的片子水平倒置浸入Zn(NO₃)₂水溶液和NaOH水溶液的混合溶液中，在75℃下水浴加熱生長1.5小時，取出后用去離子水清洗，在空氣的氣氛、溫度為300℃條件下退火半小時，得到垂直定向的ZnO納米棒陣列；

3)通過原位生長法在ZnO納米棒陣列上制備CuO薄膜：將上述ZnO納米棒陣列的片子插入Cu(NO₃)₂的甲醇和水的混合溶液中浸潤30分鐘，取出后放入400℃的馬弗爐內加熱10分鐘；

4)用離子束濺射儀濺射一層Au電極作為p-CuO歐姆接觸的電極，其真空機壓強為6-8mmHg，放電電流為10mA，即可制得太陽能電池。

6.根據權利要求5所述p-CuO-n-ZnO太陽能電池的制備方法，其特征在于：所述Zn(CH₃COO)₂·2H₂O與乙二醇甲醚的用量比為5-6g/50ml，乙醇胺與Zn(CH₃COO)₂·2H₂O的摩爾比為1∶1。

7.根據權利要求5所述p-CuO-n-ZnO太陽能電池的制備方法，其特征在于：所述Zn(NO₃)₂水溶液和濃度為0.4M?NaOH水溶液的混合溶液，Zn(NO₃)₂水溶液的濃度為0.01M，NaOH水溶液的濃度為0.4M，Zn(NO₃)₂水溶液與NaOH水溶液的體積比為1∶1。

8.根據權利要求5所述p-CuO-n-ZnO太陽能電池的制備方法，其特征在于：所述Cu(NO₃)₂的甲醇和水的混合溶液中，Cu(NO₃)₂的濃度為0.1M，甲醇和水的體積比為1∶1。