一种Bi2O2S包覆的纳米棒阵列的制备方法与在太阳能电池的应用技术

本发明专利技术属于太阳能电池领域，公开了一种Bi2O2S包覆的纳米棒阵列的制备方法与在太阳能电池的应用。该有机太阳能电池器件包括阴极基底、电子传输层、活性层、空穴传输层以及阳极金属；所述电子传输层由Bi2O2S包覆的ZnO纳米棒而成。本发明专利技术的有机太阳能电池，通过在电子传输层中包覆高电导率、较好的吸光性的Bi2O2S；首先，Bi2O2S粉末具有较高的电导率，可以有效的提升有机太阳能电池的电荷传输效率；其次Bi2O2S可以改善ZnO表面的缺陷，减少缺陷对激子的捕获并减少电子空穴对的复合；最后Bi2O2S包覆后的ZnO有较强的可见光吸收范围，能增强电子传输层的吸光性，最终提高有机太阳能电池的光电转换效率。

Fabrication of a Bi2O2S-coated nanorod array and its application in solar cells

The invention belongs to the field of solar cells, and discloses a preparation method of Bi2O2S coated nanorod array and its application in solar cells. The organic solar cell device comprises a cathode substrate, an electron transport layer, an active layer, a hole transport layer and an anode metal; the electron transport layer is composed of a Bi2O2S-coated ZnO nanorod. The organic solar cell of the present invention can effectively improve the charge transfer efficiency of the organic solar cell by coating Bi2O2S with high conductivity and good absorbance in the electronic transmission layer; secondly, Bi2O2S can improve the defects of the zinc oxide surface, reduce the trapping of defects to excitons and reduce the recombination of electron hole pairs; lastly, Bi2O2S powder has high conductivity and can effectively improve the charge transfer efficiency of the organic solar cell. The 2S-coated ZnO has a strong visible absorption range, which can enhance the absorbance of the electron transport layer and ultimately improve the photoelectric conversion efficiency of organic solar cells.

【技术实现步骤摘要】
一种Bi2O2S包覆的纳米棒阵列的制备方法与在太阳能电池的应用
本专利技术涉及太阳能电池领域，尤其涉及一种氧化锌纳米棒的包覆制备及其在有机太阳能电池里的应用。
技术介绍
纳米氧化锌由于其原料无毒、制备容易、在物理、化学与生物方面都有良好的表现而受到广泛关注。纳米氧化锌形态各异，有氧化锌纳米球、氧化锌纳米颗粒、氧化锌纳米棒等，而氧化锌纳米棒在太阳能电池中可充当稳定的直接“电子传输通道”，有利于激子的收集。但是氧化锌是一个宽禁带半导体，只能吸收紫外光，且在合成过程中容易产生表面缺陷；因而限制了氧化锌在太阳能电池里的应用。研究表明提升氧化锌纳米棒在有机太阳能电池中的光电转换效率有两大方向：(1)扩大光吸收范围，通过引入窄禁带的纳米材料，使得总的吸收范围扩大到可见光范围；(2)减少缺陷，通过对缺陷的修饰，减少缺陷对光生载流子的捕获，提升载流子的传输速度、减少电子空穴的复合率。近年来，人们发现两种或者多种的纳米材料组合而成的核壳结构不仅能提升整体性能，甚至能引进新的功能特性。WangL.Z.等人构建了TiO2/ZnO核壳结构，ShenW.Z.等人构建了ZnO/CdS核壳结构，WangM.T.人本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Bi2O2S包覆的纳米棒阵列的制备方法，其特征在于，用高电导率、较好的吸光性的纳米Bi2O2S材料对氧化锌纳米阵列进行表面包覆，形成了全新的ZnO/Bi2O2S复合结构，该复合结构中，ZnO为400‑500nm，所用Bi2O2S溶液浓度为0.45‑0.55mM。

【技术特征摘要】
1.一种Bi2O2S包覆的纳米棒阵列的制备方法，其特征在于，用高电导率、较好的吸光性的纳米Bi2O2S材料对氧化锌纳米阵列进行表面包覆，形成了全新的ZnO/Bi2O2S复合结构，该复合结构中，ZnO为400-500nm，所用Bi2O2S溶液浓度为0.45-0.55mM。2.权利要求1所述Bi2O2S包覆的纳米棒阵列的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）将4-5mgZn（NO3）2·6H2O和六亚甲基四胺溶于200-205ml去离子水构成生长液，将上述生长有ZnO晶种层的ITO在85-95℃条件下在生长液里生长45-55min；取出用去离子水洗去未附着的纳米棒，在烘箱中干燥，此时基底上负载有400-500nm的ZnO纳米棒；（2）将Bi2O2S粉末研磨并分散在去离子水中形成0.45-0.55mM的Bi2O2S溶液，将上述混合液超声分散，用0.22μm的有机滤头过滤，并计算所述滤液浓度，之后在干燥好后的ZnO纳米棒上包覆Bi2O2S溶液30~60s；所述包覆的具体步骤为：首先用移液枪取45-50μl的Bi2O2S溶液滴加在干燥好的ZnO纳米棒上，使该溶液停留在ZnO纳米棒上30~60s的时间，之后用去离子水洗净后，放入烘箱干燥；（3）在电子传输层表面上旋涂活性层溶液，转数为800-1000rpm，时间为35-40s，活性层厚度为200-250nm；所述活性层旋涂完成后放置2~3小时自然晾干，随后以100~150℃退火处理5~10分钟。3.权利要求1所述Bi2O2S包覆的纳米棒阵列应用于太阳能电池。4.根据权利要求3所述Bi2O2S包覆的纳米棒阵列的应用，其特征在于，所述电池包括阴极基底、电子传输层、活性层、空穴传输层以及阳极层；所述电子传输层由Bi2O2S溶液包覆ZnO纳米棒构成。5.根据权利要求4...

【专利技术属性】
技术研发人员：於黄忠，巫祖萍，张弜，陈金雲，黄欣欣，黄承稳，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44