[發(fā)明專利]一種基于氧摻雜碲化鋅納米線陣列的太陽(yáng)電池及制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610466410.4
• 申請(qǐng)日: 2016-06-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106098812B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-12-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葉建東;李靖;劉松民;朱順明;湯坤;顧書林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L31/0296
• 分類號(hào): H01L31/0296;H01L31/032;H01L31/0352;H01L31/077;H01L31/18;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)32249
• 代理人: 陳建和

1.一種太陽(yáng)電池制備方法，其特征是太陽(yáng)電池為基于氧摻雜碲化鋅納米線陣列，自上而下依次為：包裹了氧化鋅/氧摻雜碲化鋅/碲化鋅三層同軸包覆的納米線陣列頂端的n型AZO透明導(dǎo)電薄膜、氧化鋅/氧摻雜碲化鋅/碲化鋅三層同軸包覆的納米線陣列、包裹納米線底端的PMDS支撐層和p 型摻雜高導(dǎo)單晶硅層襯底，利用具有中間帶特性的氧化鋅/氧摻雜碲化鋅/碲化鋅三層同軸包覆的納米線陣列作為光電吸收層；在AZO透明導(dǎo)電薄膜和p 型摻雜高導(dǎo)單晶硅層分別引出電極；

氧摻雜碲化鋅納米線陣列高度為5~10μm，納米線直徑為100-300nm，氧摻雜碲化鋅中氧擴(kuò)散摻雜濃度為1-5%,擴(kuò)散層厚度在20~100nm；碲化鋅厚度為10~50nm；氧化鋅、氧摻雜碲化鋅、碲化鋅三者形成同軸包覆結(jié)構(gòu)，氧化鋅在最外層；每平方微米襯底表面上能觀察到的氧摻雜碲化鋅納米線數(shù)量在2根以上；

氧化鋅/氧摻雜碲化鋅/碲化鋅三層同軸包覆的納米線陣列的物理氣相沉積在多溫區(qū)管式爐中完成；碲化鋅源是粉末狀碲化鋅晶體，置于氣流的上游并且位于管式爐的一個(gè)溫區(qū)加熱段的中央；沉積碲化鋅納米線的襯底置于碲化鋅源的下游并且位于一個(gè)溫區(qū)加熱段中央或兩加熱段之間；沉積過(guò)程中多個(gè)加熱段同時(shí)升溫以保證管式爐內(nèi)溫度分布均勻恒定,且保證蒸發(fā)源溫度維持在780~900℃，襯底溫度維持在380~450℃，保溫30~90分鐘，制備出均勻無(wú)缺陷的碲化鋅納米線；

沉積碲化鋅所用催化劑金或者鉍，由電子束蒸發(fā)或磁控濺射工藝，鍍?cè)谟糜诔练e碲化鋅的襯底上，再經(jīng)退火形成直徑25~100nm的顆粒；氣相輸運(yùn)碲化鋅的輸運(yùn)氣體使用高純氮?dú)猓髁坑蓺怏w流量計(jì)精確控制在50~200sccm，由碲化鋅源流向襯底；襯底表面與氣相輸運(yùn)碲化鋅的氣流呈50°~80°角；

在完成碲化鋅納米線的沉積后，將管式爐內(nèi)氣氛置換為氧氣與氮?dú)獾幕旌蠚猓郎夭⒕S持在200~300℃，保溫2~20小時(shí)得到氧摻雜碲化鋅；氧化鋅/氧摻雜碲化鋅/碲化鋅同軸包覆納米線陣列通過(guò)對(duì)碲化鋅納米線陣列在氧氣與氮?dú)獾幕旌蠚夥障峦嘶鹬苽涠伞?/p>

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)電池制備方法，其特征是PDMS層通過(guò)注塑工藝制備，包裹在氧摻雜碲化鋅納米線的底端，注塑之后，通過(guò)氧離子刻蝕露出納米線的頂端；PDMS層的厚度以包裹納米線陣列為準(zhǔn)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)電池制備方法，其特征是經(jīng)過(guò)脈沖激光沉積的n型AZO透光層厚度為2~10μm，AZO層包裹氧摻雜碲化鋅納米線的頂部，AZO層的透光率在85%以上，電阻率在10^-4Ω·cm量級(jí)或者更低。