[发明专利]一种p-CuO-n-ZnO太阳能电池及其制备方法

权利要求书

1.一种p-CuO-n-ZnO太阳能电池，其特征在于：底层至顶层依次叠加为ITO衬底、垂直定向的ZnO纳米棒阵列、CuO薄膜和Au电极，其中垂直定向的ZnO纳米棒阵列作为n型半导体吸收层，CuO薄膜作为p型半导体光吸收层和空穴传输层。

2.根据权利要求1所述p-CuO-n-ZnO太阳能电池，其特征在于：所述ZnO纳米棒的长度为1.5μm、直径为100nm。

3.根据权利要求1所述p-CuO-n-ZnO太阳能电池，其特征在于：所述CuO薄膜的厚度为50-100nm。

4.根据权利要求1所述p-CuO-n-ZnO太阳能电池，其特征在于：所述Au电极的厚度为100nm。

5.一种如权利要求1所述p-CuO-n-ZnO太阳能电池的制备方法，其特征在于步骤如下：

1)利用溶胶凝胶法在ITO上制备ZnO籽晶层：将Zn(CH₃COO)₂·2H₂O溶于乙二醇甲醚中，再加入乙醇胺，在70℃下水浴加热3小时，形成锌离子浓度为0.5mol/L的ZnO溶胶，陈化12小时，然后在4000转/分钟的转速下将ZnO溶胶旋涂在清洗干净的ITO衬底表面，在400℃的马弗炉内退火5-10分钟，上述旋涂和退火重复两次，获得ZnO籽晶层；

2)通过化学浴沉积法制备垂直定向的氧化锌纳米棒阵列：将上述制备有ZnO籽晶层的片子水平倒置浸入Zn(NO₃)₂水溶液和NaOH水溶液的混合溶液中，在75℃下水浴加热生长1.5小时，取出后用去离子水清洗，在空气的气氛、温度为300℃条件下退火半小时，得到垂直定向的ZnO纳米棒阵列；

3)通过原位生长法在ZnO纳米棒阵列上制备CuO薄膜：将上述ZnO纳米棒阵列的片子插入Cu(NO₃)₂的甲醇和水的混合溶液中浸润30分钟，取出后放入400℃的马弗炉内加热10分钟；

4)用离子束溅射仪溅射一层Au电极作为p-CuO欧姆接触的电极，其真空机压强为6-8mmHg，放电电流为10mA，即可制得太阳能电池。

6.根据权利要求5所述p-CuO-n-ZnO太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述Zn(CH₃COO)₂·2H₂O与乙二醇甲醚的用量比为5-6g/50ml，乙醇胺与Zn(CH₃COO)₂·2H₂O的摩尔比为1∶1。

7.根据权利要求5所述p-CuO-n-ZnO太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述Zn(NO₃)₂水溶液和浓度为0.4M NaOH水溶液的混合溶液，Zn(NO₃)₂水溶液的浓度为0.01M，NaOH水溶液的浓度为0.4M，Zn(NO₃)₂水溶液与NaOH水溶液的体积比为1∶1。

8.根据权利要求5所述p-CuO-n-ZnO太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述Cu(NO₃)₂的甲醇和水的混合溶液中，Cu(NO₃)₂的浓度为0.1M，甲醇和水的体积比为1∶1。