鐘。經(jīng)過熱處理后的電池樣品采用環(huán)氧樹脂材料進行封裝。
[0033]相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的ZnO納米纖維/Cu2O無機太陽能電池的制備方法，具有以下優(yōu)點和有益效果:
[0034](I)電紡絲法制備有序ZnO納米纖維工藝簡單，成本低廉，試制方便。
[0035](2)本發(fā)明提出采用電化學沉積的方法在ZnO納米纖維網(wǎng)絡(luò)中沉積Cu2O,采用簡單低溫工藝制備Zn0/Cu20無機太陽能電池，易于實現(xiàn)。且通過ZnO納米纖維的引入，增大了 ZnO與Cu2O間的界面，促進光生電荷的傳導，有利于降低電荷復合，提高電池效率。
[0036]本發(fā)明還提供一種根據(jù)上述制備方法制得的ZnO納米纖維/Cu2O無機太陽能電池。
[0037]相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述的ZnO納米纖維/Cu2O無機太陽能電池，其通過低溫溶液法制備Cu2O,工藝簡單、成本低廉、光電轉(zhuǎn)換效率高。
【具體實施方式】
[0038]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但發(fā)明的實施方式不限于此。
[0039]本發(fā)明ZnO納米纖維/Cu2O無機太陽能電池的具體結(jié)構(gòu)為ITO/ZnO膜/ZnO納米纖維/Cu2O活性層/Ag。如未加說明，所有的制備工藝均在空氣中進行。
[0040]實施例1
[0041]本實施例中，一種ZnO納米纖維/Cu2O無機太陽能電池的制備方法，包括以下步驟:
[0042](I)在清潔的ITO導電玻璃上，采用旋涂法旋涂一層濃度為5wt%的醋酸鋅溶液(以乙二醇甲醚為溶劑)，在350°C下熱處理制備50nm厚的ZnO層。
[0043](2)采用電紡絲法在步驟(I)制得的ZnO層的ITO襯底上制備有序ZnO納米纖維；按照以下步驟:
[0044](2a)在乙二醇甲醚與異丙醇的質(zhì)量比為2:1的溶劑中，加入醋酸鋅，配置成濃度為2wt%的醋酸鋅溶液；
[0045](2b)在醋酸鋅溶液中加入^^%的PVP，攪拌使其溶解均勻，得到澄清透明溶液；
[0046](2c)將步驟(2b)制得的澄清透明溶液吸入注射器中，采用電紡絲法在步驟(I)所得有ZnO膜的ITO導電玻璃上制備有序納米纖維，所述有序納米纖維為三層交叉結(jié)構(gòu)；
[0047](2d)在450°C下熱處理步驟(2c)制得的納米纖維，得到三層交叉結(jié)構(gòu)的有序ZnO納米纖維網(wǎng)絡(luò)。
[0048](3)電化學沉積法在ZnO納米纖維上制備Cu2O:按照以下步驟:
[0049](3a)配置濃度為0.4M的硫酸銅與3M的乳酸溶液，并用飽和的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)其pH值為11 ；
[0050](3b)在步驟(3a)制得的溶液中加入適量的ZnO粉并在常溫下攪拌均勻，制得ZnO濃度為50mg/L的電解液；
[0051](3c)采用有ZnO致密層和ZnO納米纖維的ITO為工作電極，鉑片為對電極，銀/氯化銀為參比電極，在步驟(3b)制得的電解液中，在ITO/ZnO膜/ZnO納米纖維上沉積Cu2O層，沉積溫度為50°C，沉積時間為20min，制得ITO/ZnO膜/ZnO納米纖維/Cu2O活性層；
[0052](4)在手套箱中120°C熱處理步驟(3)中得到的ITO/ZnO膜/ZnO納米纖維/Cu2O活性層2小時后取出。
[0053](5)將步驟(4)所得樣品放入熱蒸發(fā)儀中，采用熱蒸發(fā)法在6X106毫托氣壓下，以lnm/min的速度制備厚80nm的銀電極；然后取出蒸好電極的電池，放入手套箱中在80°C下熱處理30分鐘后，采用環(huán)氧樹脂封裝制備的電池，得到ZnO納米纖維/Cu2O無機太陽能電池。
[0054]在室溫環(huán)境下，使用Newport公司的91159太陽光模擬器，在光強為100mW/cm2條件下，分析測試制得的ZnO納米纖維/Cu2O無機太陽能電池，電池的有效面積為0.20cm2。測試結(jié)果顯示，ZnO納米纖維/Cu2O太陽能電池的短路電流密度為7.26mAcm 2，開路電壓為265mV，填充因子為0.34，光電轉(zhuǎn)換效率達到0.65%。
[0055]實施例2
[0056]本實施例中，一種ZnO納米纖維/Cu2O無機太陽能電池的制備方法，包括以下步驟:
[0057](I)在清潔的ITO導電玻璃上，采用旋涂法旋涂一層濃度為5wt%的醋酸鋅溶液(以乙二醇甲醚為溶劑)，在350°C下熱處理制備50nm厚的ZnO層。
[0058](2)采用電紡絲法在步驟(I)制得的ZnO層的ITO襯底上制備有序ZnO納米纖維；按照以下步驟:
[0059](2a)在乙二醇甲醚與異丙醇的質(zhì)量比為2:1的溶劑中，加入醋酸鋅，配置成濃度為2wt%的醋酸鋅溶液；
[0060](2b)在醋酸鋅溶液中加入^^%的PVP，攪拌使其溶解均勻，得到澄清透明溶液；
[0061](2c)將步驟(2b)制得的澄清透明溶液吸入注射器中，采用電紡絲法在步驟⑴所得有ZnO膜的ITO導電玻璃上制備有序納米纖維，所述有序納米纖維為三層交叉結(jié)構(gòu)；
[0062](2d)在450°C下熱處理步驟(2c)制得的納米纖維，得到三層交叉結(jié)構(gòu)的有序ZnO納米纖維網(wǎng)絡(luò)。
[0063](3)電化學沉積法在ZnO納米纖維上制備Cu2O:按照以下步驟:
[0064](3a)配置濃度為0.4M的硫酸銅與3M的乳酸溶液，并用飽和的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)其PH值為9 ;
[0065](3b)在步驟(3a)制得的溶液中加入適量的ZnO粉并在常溫下攪拌均勻，制得ZnO濃度為50mg/L的電解液；
[0066](3c)采用有ZnO致密層和ZnO納米纖維的ITO為工作電極，鉑片為對電極，銀/氯化銀為參比電極，在步驟(3b)制得的電解液中，在ITO/ZnO膜/ZnO納米纖維上沉積Cu2O層，沉積溫度為70°C，沉積時間為30min，制得ITO/ZnO膜/ZnO納米纖維/Cu2O活性層；
[0067](4)在手套箱中150°C熱處理步驟(3)中得到的ITO/ZnO膜/ZnO納米纖維/Cu2O活性層2小時后取出。
[0068](5)將步驟(4)所得樣品放入熱蒸發(fā)儀中，采用熱蒸發(fā)法在6X106毫托氣壓下，以lnm/min的速度制備厚80nm的銀電極；然后取出蒸好電極的電池，放入手套箱中在80°C下熱處理30分鐘后，采用環(huán)氧樹脂封裝制備的電池，得到ZnO納米纖維/Cu2O無機太陽能電池。
[0069]在室溫環(huán)境下，使用Newport公司的91159太陽光模擬器，在光強為100mW/cm2條件下，分析測試制得的ZnO納米纖維/Cu2O無機太陽能電池，電池的有效面積為0.20cm2。測試結(jié)果顯示，ZnO納米纖維/Cu2O太陽能電池的短路電流密度為4.28mAcm 2，開路電壓為430mV，填充因子為0.42，光電轉(zhuǎn)換效率達到0.77%。
[0070]實施例3
[0071]本實施例中，一種ZnO納米纖維/Cu2O無機太陽能電池的制備方法，包括以下步驟:
[0072](I)在清潔的ITO導電玻璃上，采用旋涂法旋涂一層濃度為5wt%的醋酸鋅溶液(以乙二醇甲醚為溶劑)，在350°C下熱處理制備50nm厚的ZnO層。
[0073](2)采用電紡絲法在步驟(I)制得的ZnO層的ITO襯底上制備有序ZnO納米纖維；按照以下步驟:
[0074](2a)在乙二醇甲醚與異丙醇的質(zhì)量比為2:1的溶劑中，加入醋酸鋅，配置成濃度為2wt%的醋酸鋅溶液；
[0075](2b)在醋酸鋅溶液中加入^^%的PVP，攪拌使其溶解均勻，得到澄清透明溶液；
[0076](2c)將步驟(2b)制得的澄清透明溶液吸入注射器中，采用電紡絲法在步驟⑴所得有ZnO膜的ITO導電玻璃上制備有序納米纖維，所述有序納米纖維為三層交叉結(jié)構(gòu)；
[0077](2d)在450°C下熱處理步驟(2c)制得的納米纖維，得到三層交叉結(jié)構(gòu)的有序ZnO納米纖維網(wǎng)絡(luò)。
[0078](3)電化學沉積法在ZnO納米纖維上制備Cu2O:按照以下步驟:
[0079](3a)配置濃度為0.4M的硫酸銅與3M的乳酸溶液，并用飽和的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)其pH值為12 ;
[0080](3b)在步驟(3a)制得的溶液中加入適量的ZnO粉并在常溫下攪拌均勻，制得ZnO濃度為50mg/L的電解液；
[0081](3c)采用有ZnO致密層和ZnO納米纖維的ITO為工作電極，鉑片為對電極，銀/氯化銀為參比電極，在步驟(3b)制得的電解液中，在ITO/ZnO膜/ZnO納米纖維上沉積Cu2O層，沉積溫度為60°C，沉積時間為40min，制得ITO/ZnO膜/ZnO納米纖維/Cu2O活性層；
[0082](4)在手套箱中180°C熱處理步驟(3)中得到的ITO/ZnO膜/ZnO納米纖維/Cu2O活性層2小時后取出。
[0083](5)將步驟(4)所得樣品放入熱蒸發(fā)儀中，采用熱蒸發(fā)法在6X106毫托氣壓下，以lnm/min的速度制備厚80nm的銀電極；然后取出蒸好電極的電池，放入手套箱中在80°C下熱處理30分鐘后，采用環(huán)氧樹脂封裝制備的電池，得到ZnO納米纖維/Cu2O無機太陽能電池。
[0084]在室溫環(huán)境下，使用Newport公司的91159太陽光模擬器，在光強為100mW/cm2條件下，分析測試制得的ZnO納米纖維/Cu2O無機太陽能電池，電池的有效面積為0.20cm2ο測試結(jié)果顯示，該ZnO納米纖維/Cu2O太陽能電池的短路電流密度為3.33mAcm