[发明专利]一种ZnO/NiFe2O4纳米阵列复合异质结材料及其制备的太阳能电池

权利要求书

1.一种ZnO/NiFe₂O₄纳米阵列复合异质结材料,其特征在于，采用以下步骤制备：

1)、将适量六水合氯化镍和六水合三氯化铁溶解于去离子水中，搅拌均匀后加热至90℃，调整溶液的pH值为10～14，90℃保温3小时，100℃燥箱中干燥1小时，得到NiFe₂O₄凝胶；

2)、将ZnO纳米棒阵列安装在镀膜机上，镀膜机的旋转速度为1200转/min，把NiFe₂O₄凝胶滴加到ZnO纳米棒阵列，180℃燥30分钟，将NiFe₂O₄凝胶循环重复8～12次滴加至ZnO纳米棒阵列中，至NiFe₂O₄自下而上充分填充到ZnO纳米棒阵列的空隙中，NiFe₂O₄薄膜将ZnO纳米棒的全面包覆，经过热处理形成ZnO/NiFe₂O₄复合纳米异质结。

2.如权利要求1所述的ZnO/NiFe₂O₄纳米阵列复合异质结材料,其特征在于，所述步骤1)中，铁和镍的摩尔比为2：1～1.5。

3.如权利要求2所述的ZnO/NiFe₂O₄纳米阵列复合异质结材料,其特征在于，所述步骤2)中，把NiFe₂O₄凝胶滴加到ZnO纳米棒阵列，180℃燥30分钟，循环重复10次。

4.如权利要求1-3任一项所述的一种ZnO/NiFe2O4纳米阵列复合异质结材料,其特征在于，经过热处理形成ZnO/NiFe₂O₄复合纳米异质结时的温度为500℃。

5.如权利要求1所述的ZnO/NiFe₂O₄纳米阵列复合异质结材料,其特征在于，所述ZnO纳米棒阵列采用水热生长方法制备而成，利用溶胶凝胶法制备ZnO种子前驱体，然后在基底上涂敷ZnO种子前驱体，形成薄膜，经热处理得到一层均匀的纳米级ZnO晶种层；在反应容器中将基底带有晶种层的面悬空倒扣浸没于ZnO生长溶液中，水浴条件下反应得到高度取向的ZnO纳米棒阵列。

6.如权利要求5所述的ZnO/NiFe₂O₄纳米阵列复合异质结材料,其特征在于，所述ZnO纳米棒阵列采用以下步骤制备：采用旋涂镀膜的方法在清洗好的基底上制备一层ZnO胶体膜；真空管式炉中350℃～550℃退火10min～30min，在基底表面形成一层均匀致密的纳米级ZnO晶种层；按照摩尔比1:8将KOH和Zn(NO₃)₂按配制成浓度为0.10～0.25M的[Zn(OH)₄]^2-水溶液，充分磁力搅拌，得到一澄清溶液，然后倒入反应容器内，将基底制备有晶种层的面向下悬浮于阵列生长液中，之后密封好反应容器，将其置于电热恒温水槽中，在20～50℃水浴条件下，保温10min～12h，取出，依次用去离子水漂洗，无水乙醇冲洗，室温真空烘干。

7.如权利要求5或6所述的ZnO/NiFe₂O₄纳米阵列复合异质结材料,其特征在于，所述基底为ITO或FTO导电玻璃。

8.一种太阳能电池，其特征在于，其结构依次包括：ITO或FTO导电玻璃基底、ZnO晶种层、ZnO纳米棒阵列、NiFe₂O₄薄膜、金属电极或导电氧化物电极和ITO或FTO导电玻璃基底。

9.一种如权利要求8所述的太阳能电池，其特征在于，所述NiFe₂O₄薄膜自下而上充分填充到ZnO纳米棒阵列的空隙中，NiFe₂O₄薄膜将ZnO纳米棒全面包覆。

10.一种如权利要求8所述的太阳能电池，其特征在于，在ZnO晶种层表面生长ZnO纳米棒阵列。