一种纳米有序互穿全氧化物异质结薄膜太阳电池及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种纳米有序互穿全氧化物异质结薄膜太阳电池及其制备方法，利用垂直生长于FTO衬基上的CuO纳米棒阵列作为光子吸收材料和空穴传输材料，TiO2纳米晶体薄膜为电子传输材料，制备了CuO/TiO2纳米有序互穿异质结，并制成以FTO为阴极和Al膜为阳极的太阳电池。发现CuO/TiO2纳米有序互穿异质结太阳电池的开路电压达到0.41V、短路电流密度为7.81uA/cm

A nano ordered interpenetrating all oxide heterojunction thin film solar cell and its preparation method

The invention discloses a nano ordered interpenetrating full oxide heterojunction thin film solar cell and a preparation method thereof, the use of vertical growth in FTO based on the liner CuO nanorod arrays as photon absorption materials and hole transporting materials, TiO2 nano crystal film as electron transport material, preparation of CuO/TiO2 nano ordered interpenetrating heterojunction, and made with FTO as cathode and Al film solar battery anode. It is found that the open circuit voltage of CuO/TiO2 nano ordered heterojunction heterojunction solar cell reaches 0.41V, and the short-circuit current density is 7.81uA/cm

【技术实现步骤摘要】
一种纳米有序互穿全氧化物异质结薄膜太阳电池及其制备方法
：本专利技术涉及纳米半导体材料和新能源领域，确切地说是一种新型薄膜太阳电池及其制备方法。
技术介绍
：能源与环境问题是当前人类面临的两个最紧迫需要解决的问题，低碳经济是当今最热门话题。太阳能是取之不尽，用之不竭的绿色能源，将太阳能转换成电能的光伏电池是解决能源和环境问题、发展低碳经济的途径之一。和块体材料相比，低维纳米棒阵列材料在太阳能光电转换方面具有独特的优势，比如，增加了载流子的收集效率，拓宽了光子吸收的比表面积【NanoEnergy，2017，215-222】。然而，常见的半导体材料(ZnO、TiO2等)纳米棒阵列，其禁带宽度很大(大于3eV)【Adv.EnergyMater.，2017，1602803】，这极大限制了对太阳光谱中对可见光的吸收，从而导致较低的太阳能光电转换效率。所以发展高效纳米线阵列型的光子吸收材料是太阳电池发展的重要方向之一【Adv.Mater.2010，22，E254；J.Am.Chem.Soc，2009，131，3756】。CuO是一种环境友好的窄带隙(1.2-1.5eV)半导体材料，被应用到光电导本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米有序互穿全氧化物异质结薄膜太阳电池，其特征在于：包括玻璃衬基(1)、阴极透明导电层(2)、CuO纳米棒阵列型光子吸收层(3，4)、覆盖纳米棒阵列的间隙及其上方的TiO2电子传输层(5)、阳极修饰层(6)、金属阳极层(7)。

【技术特征摘要】
1.一种纳米有序互穿全氧化物异质结薄膜太阳电池，其特征在于：包括玻璃衬基(1)、阴极透明导电层(2)、CuO纳米棒阵列型光子吸收层(3，4)、覆盖纳米棒阵列的间隙及其上方的TiO2电子传输层(5)、阳极修饰层(6)、金属阳极层(7)。2.根据权利要求1所述的一种纳米有序互穿全氧化物异质结薄膜太阳电池，其特征在于：所述的CuO纳米棒阵列的长度为300-600nm、直径为20-90nm、CuO纳米棒的数量密度为3-6×102个/μm2。3.根据权利要求1所述的一种纳米有序互穿全氧化物异质结薄膜太阳电池，其特征在于：所述的TiO2电子传输层为致密膜层，TiO2渗透到CuO纳米棒阵列间隙并且覆盖在CuO纳米棒阵列的上方，覆盖在CuO纳米棒阵列的上方的TiO2膜层厚度为40-80nm。4.根据权利要求1所述的一种纳米有序互穿全氧化物异质结薄膜太阳电池，其特征在于：所述的阴极透明导电层为FTO，FTO层的厚度为50-200nm。5.根据权利要求1所述的一种纳米有序互穿全氧化物异质结薄膜太阳电池，其特征在于：所述的阳极修饰层为LiF膜，LiF膜厚度为0.5-2nm，金属阳极层为Al膜，Al膜厚度为60-120nm。6.一种制备权利要求1所述的纳米有序互穿全氧化物异质结薄膜太阳电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将FTO导电玻璃上的FTO用浓盐酸和Zn粉刻蚀成细条，再经丙酮、异丙醇、超纯水超声清洗干净，干燥后得经过处理的FTO导电玻璃备用；(2)利用水热反应法在FTO导电玻璃上生长CuO纳米阵列；(3)匀胶机采用旋涂的方式在CuO纳米阵列上旋涂TiO2凝胶溶液并退火，得到CuO和TiO2纳米有序互穿异质结薄膜；(4)真空镀膜机采用热蒸发的方式在TiO2层的上方蒸镀LiF为阳极修饰层；(5)真空镀膜机采用热蒸发的方式在LiF层的上方蒸镀Al为金属阳极层。7.根据权利要求6所述的一种纳米有序...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴璠，陈伟敏，唐志鲜，蒋岚，康鑫，
申请(专利权)人：湖州师范学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33