[發(fā)明專利]一種ZnO/NiFe2O4納米陣列復(fù)合異質(zhì)結(jié)材料及其制備的太陽能電池

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710302712.2
• 申請(qǐng)日: 2017-05-03
• 公開（公告）號(hào): CN107104166A
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何祖明;黃正逸;唐斌;江興方;伊聰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 常州大學(xué)懷德學(xué)院
• 主分類號(hào): H01L31/072
• 分類號(hào): H01L31/072;H01L31/0352;H01L31/0336
• 代理公司: 常州佰業(yè)騰飛專利代理事務(wù)所(普通合伙)32231
• 代理人: 高姍

1.一種ZnO/NiFe₂O₄納米陣列復(fù)合異質(zhì)結(jié)材料,其特征在于，采用以下步驟制備：

1)、將適量六水合氯化鎳和六水合三氯化鐵溶解于去離子水中，攪拌均勻后加熱至90℃，調(diào)整溶液的pH值為10～14，90℃保溫3小時(shí)，100℃燥箱中干燥1小時(shí)，得到NiFe₂O₄凝膠；

2)、將ZnO納米棒陣列安裝在鍍膜機(jī)上，鍍膜機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度為1200轉(zhuǎn)/min，把NiFe₂O₄凝膠滴加到ZnO納米棒陣列，180℃燥30分鐘，將NiFe₂O₄凝膠循環(huán)重復(fù)8～12次滴加至ZnO納米棒陣列中，至NiFe₂O₄自下而上充分填充到ZnO納米棒陣列的空隙中，NiFe₂O₄薄膜將ZnO納米棒的全面包覆，經(jīng)過熱處理形成ZnO/NiFe₂O₄復(fù)合納米異質(zhì)結(jié)。

2.如權(quán)利要求1所述的ZnO/NiFe₂O₄納米陣列復(fù)合異質(zhì)結(jié)材料,其特征在于，所述步驟1)中，鐵和鎳的摩爾比為2：1～1.5。

3.如權(quán)利要求2所述的ZnO/NiFe₂O₄納米陣列復(fù)合異質(zhì)結(jié)材料,其特征在于，所述步驟2)中，把NiFe₂O₄凝膠滴加到ZnO納米棒陣列，180℃燥30分鐘，循環(huán)重復(fù)10次。

4.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的一種ZnO/NiFe2O4納米陣列復(fù)合異質(zhì)結(jié)材料,其特征在于，經(jīng)過熱處理形成ZnO/NiFe₂O₄復(fù)合納米異質(zhì)結(jié)時(shí)的溫度為500℃。

5.如權(quán)利要求1所述的ZnO/NiFe₂O₄納米陣列復(fù)合異質(zhì)結(jié)材料,其特征在于，所述ZnO納米棒陣列采用水熱生長方法制備而成，利用溶膠凝膠法制備ZnO種子前驅(qū)體，然后在基底上涂敷ZnO種子前驅(qū)體，形成薄膜，經(jīng)熱處理得到一層均勻的納米級(jí)ZnO晶種層；在反應(yīng)容器中將基底帶有晶種層的面懸空倒扣浸沒于ZnO生長溶液中，水浴條件下反應(yīng)得到高度取向的ZnO納米棒陣列。

6.如權(quán)利要求5所述的ZnO/NiFe₂O₄納米陣列復(fù)合異質(zhì)結(jié)材料,其特征在于，所述ZnO納米棒陣列采用以下步驟制備：采用旋涂鍍膜的方法在清洗好的基底上制備一層ZnO膠體膜；真空管式爐中350℃～550℃退火10min～30min，在基底表面形成一層均勻致密的納米級(jí)ZnO晶種層；按照摩爾比1:8將KOH和Zn(NO₃)₂按配制成濃度為0.10～0.25M的[Zn(OH)₄]^2-水溶液，充分磁力攪拌，得到一澄清溶液，然后倒入反應(yīng)容器內(nèi)，將基底制備有晶種層的面向下懸浮于陣列生長液中，之后密封好反應(yīng)容器，將其置于電熱恒溫水槽中，在20～50℃水浴條件下，保溫10min～12h，取出，依次用去離子水漂洗，無水乙醇沖洗，室溫真空烘干。

7.如權(quán)利要求5或6所述的ZnO/NiFe₂O₄納米陣列復(fù)合異質(zhì)結(jié)材料,其特征在于，所述基底為ITO或FTO導(dǎo)電玻璃。

8.一種太陽能電池，其特征在于，其結(jié)構(gòu)依次包括：ITO或FTO導(dǎo)電玻璃基底、ZnO晶種層、ZnO納米棒陣列、NiFe₂O₄薄膜、金屬電極或?qū)щ娧趸镫姌O和ITO或FTO導(dǎo)電玻璃基底。

9.一種如權(quán)利要求8所述的太陽能電池，其特征在于，所述NiFe₂O₄薄膜自下而上充分填充到ZnO納米棒陣列的空隙中，NiFe₂O₄薄膜將ZnO納米棒全面包覆。

10.一種如權(quán)利要求8所述的太陽能電池，其特征在于，在ZnO晶種層表面生長ZnO納米棒陣列。