Si基ZnO光伏器件制備及光電性能研究.pdf

1、ZnO一維納米材料因其優(yōu)異的光電性質(zhì)成為當(dāng)前ZnO材料研究中的熱點之一。利用納米生長技術(shù)使光學(xué)活性半導(dǎo)體生長為納米柱陣列,從而制備異質(zhì)結(jié)太陽能電池是一種具有潛在應(yīng)用前景的構(gòu)思。此種異質(zhì)結(jié)太陽能電池具有優(yōu)良的光伏效應(yīng),且制作工藝簡單,制備溫度較低,使其具有巨大的工業(yè)化應(yīng)用前景。本論文在Si基片上以聚苯乙烯(PS)微球陣列為模板,旋涂制備ZnO晶種層,然后利用水熱法制備出高質(zhì)量ZnO納米棒及其陣列結(jié)構(gòu),并對ZnO納米棒的形貌以及ZnO/Si

2、異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的光電性質(zhì)進(jìn)行了研究,對ZnO基異質(zhì)結(jié)型光伏器件做了初步的探索。具體研究內(nèi)容如下:
　　 (1)采用兩步水熱法來制備ZnO一維納米結(jié)構(gòu)。首先在Si基片上采用旋涂法制備一層PS微球模板,再采用溶膠——凝膠法在PS模板上旋涂一層ZnO晶種層;然后以硝酸鋅與六次甲基四胺作為反應(yīng)溶液,在涂覆了ZnO晶種層的Si片上制備出形貌為六棱柱、端面平整的ZnO納米棒陣列,并通過改變工藝參數(shù),如溶液濃度,晶種層以及PS模板的使用等,來研究

3、各參數(shù)對ZnO納米棒形貌的影響。研究結(jié)果表明,隨著反應(yīng)液濃度的增加,ZnO納米棒的直徑也將增大;延長水熱反應(yīng)時間,納米棒的長度顯著增加。同時,由于ZnO晶種層的引入提高了ZnO納米棒陣列的取向性和規(guī)整度。優(yōu)化參數(shù):溶液濃度為0.05M、反應(yīng)時間為6h以及ZnO晶種層的采用。
　　 (2)對ZnO納米棒陣列進(jìn)行XRD、SEM表征,結(jié)果表明制備的納米棒結(jié)晶質(zhì)量比較高,具有較好的取向性,PS模板的采用有利于ZnO納米陣列的豎直取向。規(guī)

4、整度高的PS模板能夠用于制備周期性排布的ZnO晶種陣列,從而有利于ZnO納米棒的一致取向。然后對納米陣列的疏水性進(jìn)行表征,表明制備的ZnO納米薄膜具有較好的疏水性,并且探討了納米棒陣列的致密度與薄膜疏水性的關(guān)系。結(jié)果表明,隨著ZnO納米棒密度的降低,棒與棒之問的空隙增加、空氣的比例上升,導(dǎo)致納米棒陣列的水接觸角增大。
　　 (3)制備了ZnO納米棒/Si異質(zhì)結(jié)構(gòu)光伏器件。通過測量反射率、伏安特性曲線和吸收光譜曲線,對制備的ZnO