[發明專利]一種基于TiO2-CuInS2核殼納米棒陣列的有機/無機雜化太陽電池及其制備方法

有效

• 申請號: 201210211088.2
• 申請日: 2012-06-25
• 公開（公告）號: CN102842676A
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發明（設計）人: 岳文瑾;王命泰
• 申請（專利權）人: 中國科學院等離子體物理研究所
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/48
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術領域：

本發明涉及納米材料和能源領域，確切地說是一種基于TiO₂-CuInS₂異質核殼結構納米棒陣列的有機/無機雜化太陽電池及其制備方法。?

背景技術：

利用有機共軛聚合物和無機半導體納米結構組成的聚合物太陽電池是一種新型的有機/無機雜化太陽電池。由于其兼具聚合物（重量輕、柔韌性好、易大面積低價成膜等）和無機半導體材料（載流子遷移率高、性質穩定、結構易控制等）的優點，近年來成為低價太陽電池中的重要研究對象。用一維無機納米棒（或線）陣列取代納米顆粒與有機聚合物形成的復合結構是一種理想的有機/無機雜化太陽電池結構形式（Chem.?Rev.?2007,?107,?1324-1338;?Sol.?Energy?Mater.?Sol.?Cells?2010,?94,?114-127;?Energy?Environ.?Sci.?2010,?3,?1851-1864;?Adv.?Mater.?2011,?23,?1810-1828;?Energy?Environ.?Sci.?2011,?4,?2700-2720）。一維無機納米結構陣列可以提供直接的電子傳輸通道，使光生電子沿著取向生長的納米陣列直接輸運到收集電極上，可減少電荷的復合現象；同時，在這種復合結構中，既可以獲得較大的電荷分離界面面積又可以克服聚合物中激子有效擴散長度短（5-20?nm）的缺點，還可以獲得有機/無機界面和電荷傳輸通道在三維空間的穩定分布。ZnO納米棒或線陣列，因容易由簡單的方法制備，是目前此類取向結構雜化太陽電池中使用最多的一種材料（Energy?Environ.?Sci.?2009,?2,?19-34；Adv.?Mater.?2011,?23,?1810-1828；Energy?Environ.?Sci.?2011,?4,?2700-2720）。為了提高器件性能，通常要對ZnO表面進行修飾；然而，較強的酸（堿）性溶液會嚴重腐蝕ZnO（ACS?Nano?2010,?4,?3302-3308），給ZnO表面的有效修飾帶來困難。TiO₂納米棒或線陣列（簡稱，TiO₂-NA）在強酸（堿）性溶液中穩定，可以克服ZnO材料在強酸（堿）性溶液中不穩定的缺點。然而，關于TiO₂-NA與聚合物組成的雜化太陽電池（簡稱，聚合物/TiO₂-NA電池）的報道還很少（Nanoscale?2012,?4,?1436-1445；Chem.?Commun.?2012,?48,?2818-2820）。AM?1.5太陽光譜的最大光子流量在600-800?nm（2.07-1.55?eV），而常用于太陽電池的共軛聚合物（如，P3HT、MEH-PPV等）的帶隙在3.54-1.91eV（350-650?nm）。共軛聚合物的吸收光譜較窄，已成為影響聚合物太陽電池效率的一個共性因素。?為了提高聚合物太陽電池對太陽光子的吸收效率，Cardoso等用化學浴的方法在TiO₂-NA表面沉積窄帶隙半導體Sb₂S₃量子點，結合聚合物P3HT，得到了具有300-760?nm光譜響應范圍和高短路電流J_sc的雜化太陽電池（Chem.?Commun.?2012,?48,?2818–2820）。?