[发明专利]一种Bi2

说明书

本发明属于太阳能电池领域，公开了一种Bi₂OS₂沉积的波纹状ZnO纳米棒阵列及制备与应用。将Zn(COOH)₂的乙醇溶液旋涂在ITO基底表面，升温至200～300℃进行退火处理，得到波纹状ZnO晶种层，然后浸入Zn(NO₃)₂·6H₂O和六亚甲基四胺的水溶液中，85～95℃温度下生长纳米棒，清洗干燥后得到负载有ZnO纳米棒阵列的ITO基底；将Bi₂OS₂粉末超声分散于水中，然后将Bi₂OS₂分散液滴加到ZnO纳米棒阵列上进行沉积，清洗干燥，得到产物。本发明的Bi₂OS₂沉积的波纹状ZnO纳米棒阵列可作为有机太阳能电池的电子传输层，并最终提高有机太阳能电池的短路电流和光电转换效率。

技术领域

本发明属于太阳能电池领域，具体涉及一种Bi₂OS₂沉积的波纹状ZnO纳米棒阵列及制备与应用。

背景技术

纳米氧化锌具有多种各异的形态，包括氧化锌纳米线、氧化锌纳米树、氧化锌纳米棒等，而三维波纹状氧化锌纳米棒阵列可以增加电子传输层和活性层的接触面积，从而使倒装聚合物太阳能电池中活性层的电子有效收集。另外，波纹状氧化锌纳米棒阵列的光吸收在紫外光区，通过阻断有机材料的紫外光诱导光降解，可以增强聚合物太阳能电池的稳定性。

研究表明水热法合成的氧化锌纳米棒主要存在表面缺陷，使得电子空穴在表面缺陷的复合率大大提高，故电子迁移率达不到理想值；此外，缺陷的存在还会影响器件性能的稳定。近年来，无毒、超高迁移率的层状铋化合物引起了人们的广泛关注，其中铋氧二硫(Bi₂OS₂)不仅具有直接的光学跃迁，而且具有良好的电子性质。Bi₂OS₂的晶体结构由[BiS₂]^-层和[Bi₂O₂]²⁺层组成，因此Bi₂OS₂是一个宽吸光范围的窄带隙半导体材料，带隙约为1eV。

聚合物太阳能电池为三明治结构，包括阴极基底ITO、电子传输层、活性层、空穴传输层以及阳极金属。通过在阴极与有机活性层之间引入一层氧化锌电子传输层是为了降低电荷在ITO和有机活性层之间的损耗，这种界面工程的引入主要功能有：1.诱导界面电荷重新分布，实现有机活性层与电极之间界面特性的调制；2.原本存在在活性层与电极之间的界面势垒被界面层的引入给弥补； 3.界面层的使用可以改善ITO基底的粗糙性从而避免活性层与电极直接接触，提高电极的电荷收集、减少漏电流；4.界面材料还可以阻碍水氧对器件的损害，提高PSCs器件的稳定性；5.有些界面层还增强了器件对光的吸收，特别是在可见-近红外范围的光吸收，用以调节内部光场强度及其分布情况。

发明内容

基于以上现有技术，本发明的首要目的在于提供一种Bi₂OS₂沉积的波纹状 ZnO纳米棒阵列的制备方法。

本发明的另一目的在于提供一种通过上述方法制备得到的Bi₂OS₂沉积的波纹状ZnO纳米棒阵列。

本发明的再一目的在于提供上述Bi₂OS₂沉积的波纹状ZnO纳米棒阵列作为电子传输层在有机太阳能电池中的应用。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种Bi₂OS₂沉积的波纹状ZnO纳米棒阵列的制备方法，包括如下制备步骤：

(1)将Zn(COOH)₂的乙醇溶液旋涂在ITO基底表面，然后升温至200～300℃进行退火处理，得到波纹状ZnO晶种层；