[發明專利]一種ZnO/CdS/Cu2ZnSnS4 pn 結納米棒陣列的制備方法有效
| 申請號： | 201210592304.2 | 申請日： | 2012-12-31 |
| 公開（公告）號： | CN103066154A | 公開（公告）日： | 2013-04-24 |
| 發明（設計）人： | 王春瑞;劉旭;徐靖;張瑤;陳效雙;趙旭熠;莫志偉 | 申請（專利權）人： | 東華大學 |
| 主分類號： | H01L31/18 | 分類號： | H01L31/18 |
| 代理公司： | 上海泰能知識產權代理事務所 31233 | 代理人： | 黃志達 |
| 地址： | 201620 上海市*** | 國省代碼： | 上海;31 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 zno cds cu sub znsns pn 納米 陣列 制備 方法 | ||
技術領域
本發明屬于納米棒陣列的制備領域，特別涉及一種ZnO/CdS/Cu2ZnSnS4pn結納米棒陣列的制備方法。
背景技術
近年來，一維納米結構材料因其與塊體材料所不同的獨特光學、電學性質，引起了人們廣泛的興趣。它們不僅提供了一個研究低維物體物理性質的理想體系，也是構筑納米級電子、光子器件的重要結構單元。
Cu2ZnSnS4是一種p型直接帶隙半導體材料，室溫下其禁帶寬度約為1.5eV，是單結太陽能電池的最優帶隙并具有比較大的光吸收系數（>104cm-1），是理想的太陽能電池吸收層材料。目前，Cu2ZnSnS4納米結構的研究方面已經取得了一定的進展，在發光二極管、太陽能電池或其它光電器件上有著潛在的應用前景。CdS是一種n型直接帶隙半導體材料，室溫下其禁帶寬度約為2.42eV。目前，CdS納米結構的研究方面已經取得了一定的進展，在非線性光學器件、發光二極管和太陽能電池等方面有著潛在的應用前景。它在傳統Cu2ZnSnS4薄膜太陽能電池中充當過渡層。ZnO是一種n型直接寬帶隙半導體材料，室溫下其禁帶寬度約為3.37eV并且具有可觀的激子束縛能（60meV）。目前，ZnO納米結構的研究方面已經取得了一定的進展，在光催化劑、壓電器件、發光二極管、太陽能電池等方面有著潛在的應用前景。它在它在傳統Cu2ZnSnS4薄膜太陽能電池中充當窗口層。ZnO/CdS/Cu2ZnSnS4結構是Cu2ZnSnS4薄膜太陽能電池的典型結構，常采用工藝復雜的真空方法制備，而且目前有效電池面積非常小，這制約其商業化應用的進程。因此探索一種非真空簡單易行的方法制備ZnO/CdS/Cu2ZnSnS4異質結結構，特別是將傳統ZnO/CdS/Cu2ZnSnS4異質結結構中的ZnO薄膜用ZnO納米棒取代，由于ZnO納米棒陣列擁有比ZnO薄膜更加優越的性能，如更大的比表面積、更好的電子傳輸性能和避免了ZnO顆粒間的電子復合損失，有助于進一步提高Cu2ZnSnS4基薄膜太陽能電池的光電轉換效率，這對于Cu2ZnSnS4薄膜太陽能電池技術領域具有重要意義。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種ZnO/CdS/Cu2ZnSnS4pn結納米棒陣列的制備方法，該發明方法制備工藝簡單易行，在常壓下采用易于大規模生產的溶液法，重復性好，克服了真空法制備ZnO/CdS/Cu2ZnSnS4pn結納米棒陣列的困難且穩定性好；所得產物有望大大推進基于Cu2ZnSnS4基光伏器件的發展。
本發明的一種ZnO/CdS/Cu2ZnSnS4pn結納米棒陣列的制備方法，包括：
（1）將玻璃襯底浸入Zn(CH3COO)2·2H2O的乙醇溶液30~60s，取出后沖洗，退火，自然冷卻至室溫，重復以上操作，得覆蓋有ZnO種子層的基底；
（2）將Zn(NO3)2·6H2O的水溶液和六次甲基四胺HMTA的水溶液按體積比1:1混合，然后轉入放有均勻ZnO種子層基底的反應釜中，進行水熱反應，得到ZnO納米棒陣列，退火，自然冷卻至室溫；
（3）將ZnO納米棒陣列首先浸入到硝酸鎘的乙醇溶液2~4分鐘，取出后沖洗，再浸入硫化鈉的甲醇溶液2~4分鐘，取出后沖洗，以上操作為一個循環，重復此循環，退火，自然冷卻至室溫，得到ZnO/CdS芯/鞘納米棒陣列；
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