[發(fā)明專利]基于極性/非極性異質結的光伏器件及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310039943.0
• 申請日: 2013-02-01
• 公開（公告）號: CN103117322A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發(fā)明（設計）人: 曾長淦;梁海星;成龍;鄧昕洲
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: H01L31/06
• 分類號: H01L31/06;H01L31/032;H01L31/18
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

1.一種基于極性/非極性異質結的光伏器件，其特征在于，該光伏器件包括非極性層和極性層，其中：

所述非極性層為使用非極性材料的基片；

所述極性層為沉積在所述非極性層上的極性材料薄膜。

2.根據(jù)權利要求1所述的光伏器件，其特征在于，所述非極性材料為鈦氧層單終止的鈦酸鍶。

3.根據(jù)權利要求1所述的光伏器件，其特征在于，所述極性材料為鋁酸鑭或鐵酸鉍。

4.根據(jù)權利要求1所述的光伏器件，其特征在于，所述極性材料在特定方向上視為原子層堆垛結構時，這些原子層交替地帶有正的和負的靜電荷。

5.根據(jù)權利要求1所述的光伏器件，其特征在于，所述極性材料提供較強且穩(wěn)定的內建電場，當外界有光照時，所述光伏器件吸收光子產生光生載流子，它們在極性材料的內建電場作用下分離開來：空穴向電勢低的方向移動，電子向電勢高的方向移動，從而顯示出明顯的光伏效應。

6.根據(jù)權利要求5所述的光伏器件，其特征在于，在所述光伏器件表面和兩種材料的界面制作表面電極和底電極可以收集這些載流子，從而觀察到光伏效應。

7.根據(jù)權利要求6所述的光伏器件，其特征在于，所述極性材料和非極性材料相組合，由于極性不連續(xù)而引起電子重構，從而在兩種材料的界面處產生二維電子氣，而該二維電子氣可直接作為天然的底電極。

8.根據(jù)權利要求5所述的光伏器件，其特征在于，將極性材料沉積在非極性材料上后，由于非極性材料為電中性，而極性材料因其自身結構，晶胞中會出現(xiàn)正負交替的靜電荷層，從而使得極性材料中出現(xiàn)周期性的有電場和無電場層，且這些電場方向一致，從而形成所述內建電場。

9.一種基于極性/非極性異質結的光伏器件的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟1，將晶面方向001的鈦酸鍶基片依次放入異丙醇和去離子水中進行超聲清洗處理；

步驟2，用氫氟酸緩沖溶液腐蝕清洗后的鈦酸鍶基片一段時間后，得到鈦氧層單終止的晶面方向001的鈦酸鍶基片；之后在一個大氣壓的氧氛圍中，將腐蝕完成后的鈦氧層單終止的鈦酸鍶基片加熱至900～1000℃退火，退火時間為2小時；

步驟3，將鋁酸鑭靶和處理后的鈦酸鍶基片放入脈沖激光沉積設備的真空鍍膜室內，用機械泵和分子泵將真空鍍膜室內的背底真空抽至高真空狀態(tài)后，通入高純氧使得氣壓保持在1×10^-2pa左右，加熱鈦酸鍶基片至600～700℃，再用KrF準分子激光器產生的激光脈沖燒蝕鋁酸鑭靶，進行鋁酸鑭薄膜的沉積；

步驟4，沉積結束后維持在沉積溫度和氧分壓下退火，退火結束后，等待樣品自然冷卻到室溫，即得到基于極性/非極性異質結的光伏器件。

10.根據(jù)權利要求9所述的制備方法，其特征在于，所述氫氟酸緩沖溶液包括氟化氫、氟化氨和去離子水，其pH值約為5.4。