一种氧化镍薄膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及氧化镍纳米材料技术领域，尤其涉及一种氧化镍薄膜及其制备方法和应用。本发明专利技术将氧化镍纳米颗粒分散在水中形成纳米颗粒油墨；将所得纳米颗粒油墨涂覆后进行退火处理，得到氧化镍薄膜；所述退火处理的温度为90～180℃。本发明专利技术证明无机p型氧化镍可以作为平面异质结硒化锑太阳能电池的高效空穴传输材料，且其具有较高的稳定性。本发明专利技术提供的氧化镍薄膜的制备采用了一种简便的溶液工艺，即将氧化镍纳米颗粒分散在水溶剂中形成纳米颗粒油墨。通过在空气中旋涂纳米颗粒油墨，然后进行低温退火。经实验验证，氧化镍空穴层可以显著提高硒化锑太阳能电池的器件性能，光电转换效率达到6.25％。效率达到6.25％。效率达到6.25％。

【技术实现步骤摘要】
一种氧化镍薄膜及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及氧化镍纳米材料
，尤其涉及一种氧化镍薄膜及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]地球含量丰富的氧化镍是一种低成本的材料，具有良好的能带位置，高空穴迁移率，优越的热稳定性和化学稳定性，已广泛应用于有机和钙钛矿太阳能电池。事实上，溶液处理的氧化镍纳米颗粒(NPs)已被证明是沉积氧化镍薄膜的一种简便而有效的方法。在这个过程中，通常包括两个步骤，首先是合成超细的氧化镍NPs，然后将其分散到合适的溶剂中，形成稳定的氧化镍NPs溶液。然而，通过特定方法制备的纳米颗粒具有固定的粒径和能级，这限制了其在实现高效稳定太阳能电池方面的应用。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种氧化镍薄膜及其制备方法和应用，以弥补氧化镍薄膜在高效稳定太阳能电池方面的应用限制。
[0004]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0005]本专利技术提供了一种氧化镍薄膜的制备方法，包含如下步骤：
[0006]将氧化镍纳米颗粒分散在水中形成纳米颗粒油墨；
[0007]将所得纳米颗粒油墨涂覆后进行退火处理，得到氧化镍薄膜；
[0008]所述退火处理的温度为90～180℃。
[0009]优选的，所述退火处理的温度为120～150℃。
[0010]优选的，所述退火处理的时间为5～30min。
[0011]优选的，所述退火处理的时间为15～20min。
[0012]优选的，所述纳米颗粒油墨中氧化镍纳米颗粒的浓度为10～40mg/mL；所述氧化镍纳米颗粒的粒径为5～10nm。
[0013]优选的，所述纳米颗粒油墨中氧化镍纳米颗粒的浓度为20～30mg/mL。
[0014]优选的，所述涂覆为旋涂，所述旋涂的速度为1000～2500r/min，时间为20～40秒。
[0015]优选的，所述旋涂的速度为1500～2000r/min，时间为30～35秒。
[0016]本专利技术还提供了所述的制备方法得到的氧化镍薄膜。
[0017]本专利技术还提供了所述氧化镍薄膜作为空穴传输层在硒化锑太阳能电池中的应用。
[0018]本专利技术证明无机p型氧化镍可以作为平面异质结硒化锑太阳能电池的高效空穴传输材料，且其具有较高的稳定性。本专利技术提供的氧化镍薄膜的制备采用了一种简便的溶液工艺，即将氧化镍纳米颗粒分散在水溶剂中形成纳米颗粒油墨。通过在空气中旋涂纳米颗粒油墨，然后进行低温退火。经实验验证，氧化镍空穴层可以显著提高硒化锑太阳能电池的器件性能，光电转换效率达到6.25％。本专利技术为全无机n
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i
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p硒化锑太阳能电池应用提供了一种具有良好稳定性的生态友好型、经济高效的空穴传输材料。本专利技术以水为溶剂，且反应
温度较低，使制备流程简单环保且薄膜致密平整度较高。
附图说明
[0019]图1为实施例1所用氧化镍纳米颗粒的X射线衍射谱图；
[0020]图2为实施例1所得氧化镍薄膜的SEM图像(500nm)；图中，(a)10mg/mL，(b)20mg/mL，(c)30mg/mL，(d)40mg/mL；
[0021]图3为实施例1所得氧化镍薄膜的SEM图像(200nm)；图中，(a)10mg/mL，(b)20mg/mL，(c)30mg/mL，(d)40mg/mL；
[0022]图4为20mg/mL浓度所得氧化镍薄膜的J
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V曲线图。
具体实施方式
[0023]本专利技术提供了一种氧化镍薄膜的制备方法，包含如下步骤：
[0024]将氧化镍纳米颗粒分散在水中形成纳米颗粒油墨；
[0025]将所得纳米颗粒油墨涂覆后进行退火处理，得到氧化镍薄膜；
[0026]所述退火处理的温度为90～180℃。
[0027]在本专利技术中，所述纳米颗粒油墨中氧化镍纳米颗粒的浓度为10～40mg/mL，优选为20～30mg/mL。
[0028]在本专利技术中，所述涂覆为旋涂，所述旋涂的速度为1000～2500r/min，优选为1500～2000r/min；时间为20～40秒，优选为30～35秒。
[0029]在本专利技术中，所述退火处理的温度优选为120～150℃，进一步优选为130～140℃。
[0030]在本专利技术中，所述退火处理的时间为5～30min，优选为15～20min。
[0031]本专利技术还提供了所述的制备方法得到的氧化镍薄膜作为空穴传输层在硒化锑太阳能电池中的应用。
[0032]下面结合实施例对本专利技术提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本专利技术保护范围的限定。
[0033]实施例1
[0034]将氧化镍10～40mg纳米颗粒分别分散在1mL超纯水溶剂中形成纳米颗粒油墨，通过在空气中旋涂(1500转/分钟，30s)纳米颗粒油墨，然后在空气中120℃温度下退火15分钟，得到氧化镍薄膜。
[0035]利用X光粉末衍射仪对实施例1中所使用的氧化镍纳米颗粒进行X光衍射分析，得到其X射线衍射谱图如图1所示。根据XRD衍射图谱可知，本专利技术使用的氧化镍纳米颗粒具有典型的立方结构，结晶度良好。
[0036]利用扫描电镜对实施例1中得到的氧化镍薄膜进行分析，得到其扫描电镜照片，如图2及图3所示。
[0037]由图2可知，所制备的氧化镍薄膜致密平整，由图3可知，实施例1中通过调节氧化镍纳米油墨的浓度可以调节氧化镍薄膜的厚度。
[0038]实施例2
[0039]采用化学浴沉积的方法将硫化镉沉积在FTO导电玻璃上，在水浴温度为66℃条件下沉积14min，再通过热蒸发的方法将硒化锑沉积在硫化镉表面作为光吸收层，再按照实施
例1的操作通过旋涂的方法将氧化镍沉积在硒化锑表面作为空穴传输层，旋涂转速为1000～2500转/分钟，最后再通过真空蒸镀方式沉积70nm的金电极。
[0040]上述得到的电池器件在一个太阳辐射的光照下(1.5G)测得电流密度
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电压(J
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V)曲线，相应的光伏参数如表1所示。
[0041]表1不同旋涂转速对应的硒化锑器件的各项参数
[0042][0043][0044]由表1可知，旋涂转速在1000～2500rpm的范围内均可取得优异的性能；并且，旋涂转速为1500rpm时，硒化锑器件的各项参数达到最佳。
[0045]实施例3
[0046]采用化学浴沉积的方法将硫化镉沉积在FTO导电玻璃上，在水浴温度为66℃条件下沉积14min，再通过热蒸发的方法将硒化锑沉积在硫化镉表面作为光吸收层，再按照实施例1的操作通过旋涂的方法将氧化镍沉积在硒化锑表面作为空穴传输层，在空气中90～180℃温度下退火15分钟，最后再通过真空蒸镀方式沉积70nm的金电极。
[0047]上述得到的电池器件在一个太阳辐射的光照下(1.5G)测得电流密度
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氧化镍薄膜的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：将氧化镍纳米颗粒分散在水中形成纳米颗粒油墨；将所得纳米颗粒油墨涂覆后进行退火处理，得到氧化镍薄膜；所述退火处理的温度为90～180℃。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述退火处理的温度为120～150℃。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述退火处理的时间为5～30min。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述退火处理的时间为15～20min。5.根据权利要求1或2或4所述的制备方法，其特征在于，所述纳米颗粒油墨中氧化镍纳米颗粒的浓度为10～40mg...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵琦，彭小琪，唐荣风，陈涛，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：