本发明专利技术公开了一种II-VI族层叠集成纳米光伏器件及其制备方法，其中光伏器件的底层为重掺杂硅片(4)，所述重掺杂硅片(4)的上层为PMMA绝缘层(2)，所述PMMA绝缘层内阵列排布有至少一根的II-VI族纳米材料(3)，所述II-VI族纳米材料(3)在垂直PMMA绝缘层(2)平面的方向上穿透PMMA绝缘层(2)，所述电极(1)与至少一根所述II-VI族纳米材料(3)呈欧姆接触。本发明专利技术光伏器件制备工艺简单易行，且成本较低，器件性能优越稳定，可用于多种纳米结构硅基异质结光伏器件的制备且可用于大规模集成光伏器件的制备。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种光伏器件及其制备方法，更确切的说是基于II-VI族/硅异质结层叠集成纳米光伏器件。ニ
技术介绍
太阳能光伏电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。 由于具有零排放、无污染、緑色环保，寿命长等特点，被认为是缓解能源紧张及減少温室气体排放的重要技术之一，目前已广泛应用于航天、エ农业生产、民用生活的等多种领域。II-VI 族准一维半导体，包括 ZnO、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe 和 CdTe 纳米线 / 带 /管等，具有高晶体质量、良好输运性质，以及高发光效率等优异性能，在发光、光电探测、光伏器件等方面有广泛应用。近年来基于II-VI族纳米结构的太阳能电池也有报导，但其广泛存在光伏性能差，制备エ艺复杂，且可控性差等缺点。
技术实现思路
本专利技术g在提供ー种II-VI族层叠集成纳米光伏器件及其制备方法，所要解决的技术问题是在简化制备方法的前提下增强纳米光伏器件的转换效率，増大光伏器件感光层面积。本专利技术解决技术问题采用如下技术方案本专利技术II-VI族层叠集成纳米光伏器件与现有技术的区别在于所述光伏器件的底层为重掺杂硅片4，所述重掺杂硅片4的上层为PMMA绝缘层2，所述PMMA绝缘层内阵列排布有至少ー根的II-VI族纳米材料3，所述II-VI族纳米材料3在PMMA绝缘层2表面露出，电极I位于所述PMMA绝缘层2的表面并且所述电极I与至少ー根所述II-VI族纳米材料3呈欧姆接触；所述II-VI族纳米材料3为纳米线、纳米带或纳米管；所述II-VI族纳米材料3选自ZnSe、ZnS、ZnO或CdS ；所述重掺杂硅片4为n-型掺杂硅片或p-型掺杂硅片；所述II-VI族纳米材料3为P-型掺杂II-VI族纳米材料或n-型掺杂II-VI族纳米材料；当所述重掺杂硅片4为n-型掺杂硅片时所述II-VI族纳米材料为P-型掺杂II-VI 族纳米材料；当所述重掺杂硅片4为P-型掺杂硅片时所述II-VI族纳米材料为n-型掺杂 II-VI族纳米材料；所述电极I为Au、Al、IT0、In或石墨烯等；所述电极I的形状为圆形、方形、条形坐寸o所述p型掺杂II-VI族纳米材料的掺杂源选自N、P、As、Bi、Ag中的ー种或几种； 所述n型掺杂II-VI族纳米材料的掺杂源选自Ga、In、Cl、I中的ー种或几种。掺杂源为多种时各掺杂源之间比例任意。掺杂源的掺杂量以满足对信号的要求即可，掺杂量低，信号小，掺杂量高，信号大， 通过不同的掺杂调控可以得到不同的信号，只要满足纳米光伏器件的n/P型性质即可。本专利技术II-VI族层叠集成纳米光伏器件的制备方法，其特征在于按以下步骤操作a、将重掺杂娃片4置于质量浓度为5%的氢氟酸溶液中刻蚀2_3分钟,去除重掺杂硅片4表面的薄氧化层，取出后超声清洗并干燥得到预处理后的重掺杂硅片；b、将II-VI族纳米材料3分散在预处理后的重掺杂硅片上，然后旋涂一层PMMA绝缘层2并烘干，PMMA绝缘层2的厚度至少能完全覆没II-VI族纳米材料3，使II-VI族纳米材料3在PMMA绝缘层2的表面不可见；批量制备时可将生长有II-VI族纳米材料3的硅衬底覆盖在预处理后的重掺杂硅片上进行定向刮蹭，使得II-VI族纳米材料3以阵列形式排布在重掺杂硅片4上，通过调整硅衬底与重掺杂硅片4间的距离与刮蹭的次数可控制阵列密度。C、用氧气等离子体刻蚀(plasma) PMMA绝缘层2，直至PMMA绝缘层2的表面露出 II-VI族纳米材料3时停止刻蚀，此时在重掺杂硅片4上没有分散II-VI族纳米材料3的位置仍有PMMA绝缘层2存在；d、通过掩膜板利用电子束工艺在PMMA绝缘层2上制备电极1，且电极I与II-VI 族纳米材料3呈欧姆接触，得到II-VI族层叠集成纳米光伏器件。本专利技术的感光材料是II-VI族纳米材料，通过采用不同掺杂源可得到η型或P型材料。与已有技术相比，本专利技术有益效果体现在I、本专利技术采用PMMA作为绝缘材料，方法简单易于实现，且成本低。2、本专利技术采用定向移动的方法将纳米材料排布成阵列方式，阵列密度可控，使得电极间有数量可控的II-VI族纳米材料，可用于大规模集成纳米光伏器件的制备。3、本专利技术在简化了制备方法的前提下使纳米光伏器件的转换效率得到了提高。四附图说明图。 图I是本专利技术II-VI族层叠集成纳米光伏器件单个器件的结构示意图。图2是本专利技术II-VI族层叠集成纳米光伏器件批量制备时多个器件的结构示意其中I为电极，2为PMMA绝缘层，3为II-VI族纳米材料，4为重掺杂硅片。图3是本专利技术实施例I制备的P型-ZnSe/n型-Si异质结层叠集成纳米光伏器件的SEM图，右下角插图为纳米线排布情况的SEM图。图4是本专利技术实施例I制备的P型-ZnSe/n型-Si异质结层叠集成纳米光伏器件的光伏特性曲线。图5是本专利技术实施例I制备的P型-ZnSe/n型-Si异质结在OV偏压下的光响应曲线。图6是本专利技术实施例2制备的η型-ZnSe/ρ型-Si异质结层叠集成纳米光伏器件的光伏特性曲线。图7是本专利技术实施例2制备的η型-ZnSe/ρ型-Si异质结在OV偏压下的光响应曲线。五具体实施例方式下面结合附图详细描述本专利技术II-VI族层叠集成纳米光伏器件的制备方法，其中 II-VI族纳米材料采用ZnSe纳米线,非限定实施例如下。实施例I :a、将n-型重掺杂硅片置于质量浓度为5%的氢氟酸溶液中刻蚀2分钟，去除重掺杂硅片表面的氧化层，取出后用丙酮超声清洗，吹干备用。b、将生长有P-型Ag掺杂ZnSe纳米线(掺杂量15%)的硅衬底覆盖在n_型重掺杂硅片上进行定向刮蹭，使得P-型Ag掺杂ZnSe纳米线转移到n_型重掺杂硅片上并以阵列形式排布，阵列密度40-42根/cm2。C、将均布有P-型Ag掺杂ZnSe纳米线的n_型重掺杂硅片置于匀胶台上旋涂ー层 PMMA (型号 445746-25G，Aldrich)绝缘层(旋涂參数为低速 600r/s、t = 9s ;高速 3000r/ s，t = 30s)，然后置于烘胶台上烘干(烘烤參数为100°C，t = 3min), PMMA绝缘层的厚度能完全覆没II-VI族纳米材料；d、用氧气 plasma 刻蚀(型号 PDC-32G，低档參数 680V DCUOmA DC,6. 8ff) PMMA 绝缘层，直至PMMA绝缘层的表面出现II-VI族纳米材料时停止刻蚀，刻蚀时间4min，氧气流量为lOsccm。此时在重掺杂硅片上没有分散II-VI族纳米材料的位置仍有PMMA绝缘层存在。d、通过圆孔状掩膜板利用电子束エ艺在PMMA绝缘层上制备厚度为IOnm的Au电极，且该Au电极与Ag掺杂ZnSe纳米线形成欧姆接触,得到p型_ZnSe/n型-Si层叠集成纳米光伏器件。本实施例制备的ZnSe层叠集成纳米光伏器件SEM图如图3所示。图4为在光强为0. 35mff cm_2功率的白光条件下，p型_ZnSe/n型-Si异质结层叠集成纳米光伏器件的光伏特性曲线，开路电压Voc为0. 25V，短路电流Isc为10. 87nA，填充因子FF为47%，转换效率为0. 09%。图5为p型-ZnSe/n型-Si异质结在OV偏压下的光响应曲线，表明该异质结有良好的光伏特性和稳定性。实施例2 本实施例制备方法同实施本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王莉，卢敏，赵兴志，王祥安，吴春艳，揭建胜，张彦，马渊明，李强，胡继刚，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：
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