專利名稱：一種ZnO納米棒陣列/納米顆粒團(tuán)聚微球復(fù)合膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種染料敏化太陽(yáng)能電池光陽(yáng)極材料的制備方法，具體是一種ZnO納米復(fù)合膜的制備方法，屬于復(fù)合膜技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
染料敏化太陽(yáng)能電池由于效率高、成本低和制作工藝簡(jiǎn)單，被認(rèn)為是硅太陽(yáng)能電池最有力的替代者。光陽(yáng)極作為染料敏化太陽(yáng)能電池的重要部分，其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)更是直接影響了染料敏化太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。ZnO作為一種重要的半導(dǎo)體材料，因其具有優(yōu)越的光電子性能和形貌結(jié)構(gòu)易于控制等特點(diǎn)，現(xiàn)已成為染料敏化太陽(yáng)能電池光陽(yáng)極的重要組成材料之一，許多研究者也都在·研究進(jìn)一步提高ZnO基染料敏化太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化效率。目前，提高ZnO基染料敏化太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化效率的主要方法是提高光生電子的傳輸效率，但是，除光生電子的傳輸效率外，比表面積也對(duì)其光電轉(zhuǎn)換效率有著直接的影響，如果比表面積不足，將會(huì)直接導(dǎo)致其不能夠吸附足夠的染料以產(chǎn)生更多的光電子；所以，需要進(jìn)一步通過(guò)增強(qiáng)光陽(yáng)極半導(dǎo)體材料的比表面積來(lái)增加染料吸附以及采用亞微米/微米級(jí)顆粒構(gòu)建光散射層。在ZnO基染料敏化太陽(yáng)能電池中，一維ZnO納米棒陣列太陽(yáng)能電池和ZnO納米顆粒團(tuán)聚微球太陽(yáng)能電池是常用的兩種太陽(yáng)能電池。其中，一維ZnO納米棒陣列太陽(yáng)能電池具有較高的光生電子傳輸效率，能夠加快光生電子一空穴的分離速度，大大減少其復(fù)合幾率，從而提高光電轉(zhuǎn)換效率，但是由于一維ZnO納米棒陣列的比表面積的問(wèn)題，使得其光電轉(zhuǎn)換效率受到了限制；而ZnO納米顆粒團(tuán)聚微球太陽(yáng)能電池則突出地表現(xiàn)為具有較高的比表面積，并且能夠有效的產(chǎn)生光散射作用，大大提高光子的收集效率，但由于其電子傳輸效率較低，所以也使得ZnO納米顆粒團(tuán)聚微球太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化效率受到了限制。因此需要開(kāi)發(fā)同時(shí)具有一維ZnO納米棒陣列和ZnO納米顆粒團(tuán)聚微球優(yōu)點(diǎn)的光陽(yáng)極材料?，F(xiàn)有技術(shù)中，中國(guó)專利文獻(xiàn)CN102324309A公開(kāi)了一種染料敏化太陽(yáng)能電池光陽(yáng)極用氧化鋅復(fù)合納米結(jié)構(gòu)及制法，首先以硝酸鋅和氯化鉀水溶液為電解液，采用標(biāo)準(zhǔn)三電極體系直接在導(dǎo)電玻璃上電沉積生長(zhǎng)ZnO納米片陣列；然后配制硝酸鋅的一縮乙二醇溶液進(jìn)行溶劑熱反應(yīng)，合成ZnO介孔微球；最后采用旋涂工藝將乙醇分散的ZnO介孔微球轉(zhuǎn)移到ZnO納米片表面，并進(jìn)行300-600°C煅燒制得。該光陽(yáng)極雖然具有電子直線傳輸通道、高比表面積、高光散射效應(yīng)的結(jié)構(gòu)特征，但是由于在上述技術(shù)中，對(duì)于ZnO納米片陣列/ZnO介孔微球的制備，是需要分別對(duì)ZnO納米片陣列和ZnO介孔微球進(jìn)行制備，之后再通過(guò)旋涂工藝將介孔微球轉(zhuǎn)移到ZnO納米片表面，因此在ZnO納米片陣列和介孔微球相結(jié)合的界面上會(huì)產(chǎn)生過(guò)多的電子復(fù)合損耗，從而導(dǎo)致其光電轉(zhuǎn)換效率依然很低，僅有O. 49%。因此需要進(jìn)一步改進(jìn)光陽(yáng)極的制備方法，進(jìn)一步提高光電轉(zhuǎn)換效率
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是現(xiàn)有技術(shù)中制備染料敏化太陽(yáng)能電池光陽(yáng)極用氧化鋅復(fù)合納米結(jié)構(gòu)時(shí)通過(guò)旋涂工藝將介孔微球轉(zhuǎn)移到ZnO納米片表面，在二者的界面處會(huì)產(chǎn)生過(guò)多的電子復(fù)合損耗，從而導(dǎo)致其光電轉(zhuǎn)換效率依然很低的技術(shù)問(wèn)題，從而提供一種光電轉(zhuǎn)換效率高的ZnO納米棒陣列/納米顆粒團(tuán)聚微球復(fù)合膜及其制備方法。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種ZnO納米棒陣列/納米顆粒團(tuán)聚微球復(fù)合膜的制備方法，包括以下步驟a)將鋅鹽、氨水和去離子水配制成鋅氨絡(luò)離子前驅(qū)體溶液，把配制好的前驅(qū)體溶液旋涂到清洗好的導(dǎo)電玻璃上后，退火，在導(dǎo)電玻璃上得到ZnO納米晶種；然后把長(zhǎng)有ZnO納米晶種的導(dǎo)電玻璃浸入到配制好的前驅(qū)體溶液中，在溫度為75-95°C的恒溫水浴中加熱O. 5h以上，將導(dǎo)電玻璃取出，清洗后退火，在導(dǎo)電玻璃上得到ZnO納米棒陣列；b)將步驟a)制備的生長(zhǎng)有ZnO納米棒陣列的導(dǎo)電玻璃放入鋅鹽、醇胺和去離子水配制成的混合溶液中，在溫度為75-95°C的恒溫水浴中加熱O. 5h以上，將導(dǎo)電玻璃取出，清 洗，得到ZnO納米棒陣列/納米顆粒復(fù)合膜。其中，所述鋅鹽為醋酸鋅，所述醇胺為三乙醇胺。在所述步驟a)中，所述前驅(qū)體溶液的濃度為O. 02-0. 08mol/L, pH值為10-12。在所述步驟a)中，所述退火是在空氣氣氛下200-500°C退火O. 5h以上。在所述步驟a)中，前驅(qū)體溶液的濃度為O. 05mo l/L，pH值為11，在溫度為85°C的恒溫水浴中加熱2h，將導(dǎo)電玻璃取出，超聲清洗至少Imin后在空氣氣氛下350°C退火lh。在所述步驟b)中，所述混合溶液是由醋酸鋅、三乙醇胺和去離子水配制成的濃度為O. 01mol/L的醋酸鋅混合液。在所述步驟b)中，在溫度為85°C的恒溫水浴中加熱2h，對(duì)取出后的導(dǎo)電玻璃進(jìn)行超聲清洗Imin以上。所述導(dǎo)電玻璃為FTO導(dǎo)電玻璃。上述方法制備的ZnO納米棒陣列/納米顆粒團(tuán)聚微球復(fù)合膜在制備太陽(yáng)能電池光陽(yáng)極中的應(yīng)用。本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明所述的ZnO納米棒陣列/納米顆粒團(tuán)聚微球復(fù)合膜的制備方法，首先采用恒溫水浴法制備ZnO納米棒陣列，再將生長(zhǎng)有ZnO納米棒陣列的導(dǎo)電玻璃放入由鋅鹽、醇胺和去離子水配制成的混合溶液中的混合溶液中進(jìn)行再次恒溫水浴處理，使得ZnO納米微球可以直接在ZnO納米棒陣列上進(jìn)行附著并生長(zhǎng)，由于其是自然生長(zhǎng)附著在ZnO納米棒表面上的，所以在界面處不會(huì)發(fā)生電子復(fù)合損耗，從而提高了光電轉(zhuǎn)換效率，解決了現(xiàn)有技術(shù)中通過(guò)旋涂工藝將介孔微球轉(zhuǎn)移到ZnO納米片表面，因此在二者的界面處會(huì)產(chǎn)生過(guò)多的電子復(fù)合損耗，從而導(dǎo)致其光電轉(zhuǎn)換效率依然很低的技術(shù)問(wèn)題。此外，使用本發(fā)明所述的制備方法制備得到的ZnO納米棒陣列/納米顆粒復(fù)合膜，其中的ZnO納米棒陣列具有很好的c軸取向性，直徑為150nm左右，對(duì)其進(jìn)行二次生長(zhǎng)后ZnO納米棒表面附著了粒徑為20_30nm的ZnO納米顆粒，再得到ZnO納米棒陣列/納米顆粒團(tuán)聚復(fù)合膜，其表面粗糙并呈半球狀。與ZnO納米棒陣列太陽(yáng)能電池相比，ZnO納米棒陣列/納米顆粒團(tuán)聚復(fù)合膜太陽(yáng)能電池在具有較高的光生電子傳輸效率的同時(shí)，增加了比表面積和提高了光子的收集效率。測(cè)試表明，當(dāng)在模擬太陽(yáng)光照射(AM I. 5，100mff/cm2)下時(shí)，ZnO納米棒陣列/納米顆粒團(tuán)聚微球復(fù)合膜太陽(yáng)能電池的短路電流密度J SC,開(kāi)路電壓Voc，填充因子FF和光電轉(zhuǎn)換效率分別達(dá)到11. 7mA/cm2,0. 661V, O. 384,3. 17%，比現(xiàn)有技術(shù)中的制備的氧化鋅復(fù)合納米結(jié)構(gòu)光電轉(zhuǎn)換效率O. 49%提高了 6. 5倍。


為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，其中，圖I是本發(fā)明所述ZnO納米棒陣列的XRD圖譜；圖2是本發(fā)明所述ZnO納米棒陣列的低倍SEM圖；圖3是本發(fā)明所述ZnO納米棒陣列的高倍SEM圖；圖4是本發(fā)明所述單根ZnO納米棒的 Μ圖，內(nèi)插圖為相應(yīng)的電子衍射圖譜； 圖5是本發(fā)明所述ZnO納米棒的HRTEM圖；圖6是本發(fā)明所述ZnO納米顆粒團(tuán)聚微球的XRD圖譜；圖7是本發(fā)明所述ZnO納米顆粒團(tuán)聚微球的低倍SEM圖；圖8是本發(fā)明所述ZnO納米顆粒團(tuán)聚微球的高倍SEM圖；圖9是本發(fā)明所述ZnO納米顆粒團(tuán)聚微球的TEM圖；圖10是本發(fā)明所述ZnO納米棒陣列/納米顆粒團(tuán)聚微球復(fù)合膜的XRD圖譜；圖11是本發(fā)明所述ZnO納米棒陣列/納米顆粒團(tuán)聚微球復(fù)合膜的表面SEM圖；圖12是本發(fā)明所述ZnO納米棒陣列/納米顆粒團(tuán)聚微球復(fù)合膜的截面SEM圖；圖13是本發(fā)明所述ZnO納米棒陣列/納米顆粒團(tuán)聚微球復(fù)合膜的TEM圖；圖14是本發(fā)明所述ZnO(a)納米棒陣列，(b)納米顆粒團(tuán)聚微球，(C)納米棒陣列/納米顆粒團(tuán)聚微球復(fù)合膜的DSCS的J-V曲線；圖15是本發(fā)明所述ZnO(a)納米棒陣列，(b)納米顆粒團(tuán)聚微球，(C)納米棒陣列/納米顆粒團(tuán)聚微球復(fù)合膜的紫外-可見(jiàn)吸收光譜。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I將醋酸鋅、氨水和去離子水配制成濃度為O. 02mo 1/L，pH為10的鋅氨絡(luò)離子前驅(qū)體溶液，把配制好的前驅(qū)體溶液旋涂到超聲清洗好的FTO導(dǎo)電玻璃上后，在空氣氣氛下200°C退火2h，在FTO導(dǎo)電玻璃上得到ZnO納米晶種；然后再把長(zhǎng)有ZnO納米晶種的導(dǎo)電玻璃浸入到配制的前驅(qū)體溶液中，在溫度為75°C的恒溫水浴中加熱3h，將導(dǎo)電玻璃取出后超聲清洗2min后，在空氣氣氛下200°C退火2h，在導(dǎo)電玻璃上得到ZnO納米棒陣列；將上述制備的ZnO納米棒陣列放入醋酸鋅、三乙醇胺和去離子水配制成的濃度為O. 01mol/L的醋酸鋅溶液中，在溫度為75°C的恒溫水浴中加熱3h，將導(dǎo)電玻璃取出，超聲清洗2min,在導(dǎo)電玻璃上得到ZnO納米棒陣列/納米顆粒團(tuán)聚微球復(fù)合膜。實(shí)施例2將醋酸鋅、氨水和去離子水配制成濃度為O. 08mol/L, pH為12的鋅氨絡(luò)離子前驅(qū)體溶液，把配制好的前驅(qū)體溶液旋涂到超聲清洗好的FTO導(dǎo)電玻璃上后，在空氣氣氛下500°C退火O. 5h，在FTO導(dǎo)電玻璃上得到ZnO納米晶種；然后再把長(zhǎng)有ZnO納米晶種的導(dǎo)電玻璃垂直浸入到配制的前驅(qū)體溶液中，在溫度為95°C的恒溫水浴中加熱O. 5h，將導(dǎo)電玻璃取出后超聲清洗3min后，在空氣氣氛下500°C退火O. 5h，在導(dǎo)電玻璃上得到ZnO納米棒陣列；將上述制備的ZnO納米棒陣列放入醋酸鋅、三乙醇胺和去離子水配制成的濃度為O. 015mo 1/L的醋酸鋅溶液中，在溫度為95°C的恒溫水浴中加熱O. 5h，待水浴冷卻至室溫后將導(dǎo)電玻璃取出，超聲清洗3min，在導(dǎo)電玻璃上得到ZnO納米棒陣列/納米顆粒團(tuán)聚微球
復(fù)合膜。實(shí)施例3將醋酸鋅、氨水和去離子水配制成濃度為O. 05mol/L, pH為11的鋅氨絡(luò)離子前驅(qū)體溶液，把配制好的前驅(qū)體溶液旋涂到超聲清洗好的FTO導(dǎo)電玻璃上后，在空氣氣氛下350°C退火lh，在FTO導(dǎo)電玻璃上得到ZnO納米晶種；然后再把長(zhǎng)有ZnO納米晶種的導(dǎo)電玻璃垂直浸入到配制的前驅(qū)體溶液中，在溫度為85°C的恒溫水浴中加熱2h，將導(dǎo)電玻璃取出 后超聲清洗3min后，在空氣氣氛下350°C退火2h，在導(dǎo)電玻璃上得到ZnO納米棒陣列；將上述制備的ZnO納米棒陣列放入醋酸鋅、二乙醇胺和去離子水配制成的濃度為
O.01mol/L的醋酸鋅溶液中，在溫度為85°C的恒溫水浴中加熱2h，待水浴冷卻至室溫后將導(dǎo)電玻璃取出，超聲清洗3min，在導(dǎo)電玻璃上得到ZnO納米棒陣列/納米顆粒團(tuán)聚微球復(fù)合膜。實(shí)驗(yàn)例測(cè)試樣品a、本發(fā)明實(shí)施例3中制備的ZnO納米棒陣列；b、本發(fā)明實(shí)施例3中制備的ZnO納米棒陣列/納米顆粒團(tuán)聚微球復(fù)合膜；c、ZnO納米顆粒團(tuán)聚微球在實(shí)施例3中得到ZnO納米棒陣列/納米顆粒團(tuán)聚微球復(fù)合膜的同時(shí)對(duì)溶液中的沉淀物經(jīng)離心分離，并用去離子水和無(wú)水乙醇多次洗滌后，在60°C真空干燥Ih得到。表征測(cè)試采用日本理學(xué)Y-2000型X射線衍射儀(Cu K α射線，λ =0. 15418nm)分析樣品的晶體結(jié)構(gòu)；采用日本電子株式會(huì)社(JEOL) JSM6700F型場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(SEM)和JEM-2010高分辨透射電鏡(HRTEM)觀察樣品的微觀形貌。測(cè)試結(jié)果圖I為ZnO納米棒陣列的XRD圖譜。從圖中可以看出，只在a為34. 6°處出現(xiàn)了一個(gè)極強(qiáng)的衍射峰，對(duì)應(yīng)著ZnO(002)晶面(JCPDS File NO. 36-1451)，表明ZnO納米棒陣列具有很好的c軸取向性，結(jié)晶性能很好。圖2和圖3為ZnO納米棒陣列的低倍和高倍SEM圖。從低倍圖中可以看出，ZnO納米棒在大范圍內(nèi)生長(zhǎng)均勻，垂直、有序生長(zhǎng)在FTO導(dǎo)電玻璃上，說(shuō)明ZnO納米棒沿c軸定向生長(zhǎng)，與XRD的結(jié)果十分吻合。而高倍SEM圖進(jìn)一步表明ZnO納米棒表面比較平整，呈現(xiàn)規(guī)則的六邊形，其直徑為150nm左右。圖4為單根ZnO納米棒的TEM圖。從圖中可以看出ZnO納米棒的直徑約為150nm，與SEM圖像結(jié)果相吻合。內(nèi)插圖為相應(yīng)的電子衍射圖譜，清晰的衍射斑點(diǎn)表明制備的ZnO納米棒為單晶結(jié)構(gòu)。
圖5為ZnO納米棒的HRTEM圖。從圖中可以看出條紋間距大約為O. 263nm，對(duì)應(yīng)著ZnO(002)晶面間距,進(jìn)一步證實(shí)ZnO納米棒是沿c軸定向生長(zhǎng)的單晶結(jié)構(gòu)。圖6為ZnO團(tuán)聚微球的XRD圖譜。從圖中可以看出，所有的衍射峰都與六方晶系纖鋅礦結(jié)構(gòu)的ZnO標(biāo)準(zhǔn)衍射圖(JCPDS File NO. 36-1451)——對(duì)應(yīng)。圖中沒(méi)有出現(xiàn)其他雜質(zhì)峰，說(shuō)明產(chǎn)物為純凈的ZnO。圖7和圖8為ZnO納米顆粒團(tuán)聚微球的低倍和高倍SEM圖。從低倍SEM圖中可以看出，大部分ZnO為球形結(jié)構(gòu)，直徑為300-400nm。而高倍SEM圖進(jìn)一步表明ZnO微球表面粗糙，是由粒徑為20-30nm的顆粒團(tuán)聚而形成的。圖9為ZnO納米顆粒團(tuán)聚微球的TEM圖。從圖中可以看出，ZnO微球是由大量粒徑為20-30nm的ZnO顆粒相互堆積而形成的，且孔的直徑分布從幾納米到幾十納米。圖10為ZnO納米棒陣列/納米顆粒團(tuán)聚微球復(fù)合膜的XRD圖譜。從圖中可以看出，ZnO納米棒經(jīng)過(guò)再次生長(zhǎng)后，形成的ZnO納米棒陣列/納米顆粒團(tuán)聚微球復(fù)合膜除ZnO 納米棒的(002)衍射峰外，出現(xiàn)了明顯的ZnO(IOO)，(101)，(102)，(103)，(112)衍射峰。圖11為ZnO納米棒陣列/納米顆粒團(tuán)聚微球復(fù)合膜的表面SEM圖。從圖中可以看出，ZnO納米棒陣列/顆粒復(fù)合膜表面粗糙，呈半球狀。圖12為ZnO納米棒陣列/納米顆粒團(tuán)聚微球復(fù)合膜的截面SEM圖。進(jìn)一步說(shuō)明大量的ZnO納米顆粒附著到了 ZnO納米棒的表面，同時(shí)ZnO填充到了納米棒陣列之間的空隙處，ZnO納米棒陣列/納米顆粒團(tuán)聚微球復(fù)合膜的厚度為2 μ m左右。圖13為ZnO納米棒陣列/納米顆粒團(tuán)聚微球復(fù)合膜的TEM圖。從圖中進(jìn)一步看出ZnO納米棒表面附著了粒徑為20_30nm的ZnO納米顆粒。染料敏化太陽(yáng)能電池的制備和性能測(cè)試將ZnO薄膜光電極浸入濃度為O. 5mmol/L N3染料的無(wú)水乙醇溶液中8h，取出后用無(wú)水乙醇清洗，氮?dú)獯蹈珊蟠?。以敏化的ZnO薄膜光電極作為陽(yáng)極，以鍍鉬電極作為陰極，電解液體系為0. Imo 1/L LiI, O. 05mo 1/L 12，O. 5mol/L碘化I-丙基-3-甲基咪唑(PMII)，4-叔丁基-吡啶(t-BP)的乙腈溶液。組裝成的染料敏化太陽(yáng)能電池有效面積為
0.16cm2。模擬太陽(yáng)光源采用日本SAN-EI公司XES-502S+EL155型AAA級(jí)太陽(yáng)光模擬器，入射光強(qiáng)度為100mW/cm2，電流電壓(I-V)測(cè)試采用美國(guó)吉時(shí)利公司的Keithly2400光電測(cè)試系統(tǒng)。紫外-可見(jiàn)(UV-Vis)吸收光譜分析采用上海菁華公司的756MC型紫外-可見(jiàn)吸收分光光度計(jì)。圖14分別為厚度均為2μπι的ZnO納米棒陣列、ZnO納米顆粒團(tuán)聚微球和ZnO納米棒陣列/納米顆粒團(tuán)聚微球復(fù)合膜的染料敏化太陽(yáng)能電池在模擬太陽(yáng)光照射(AM
1.5，100mff/cm2)下的光電流密度-電壓曲線(I_V曲線)。表I列出了相關(guān)的光電性能參數(shù)。從表中可以得出，ZnO納米棒陣列/納米顆粒團(tuán)聚微球復(fù)合膜太陽(yáng)能電池的短路電流密度J sc，開(kāi)路電壓Voc和填充因子FF分別為11.711^/0112，0.661￥，0.384，光電轉(zhuǎn)換效率為3. 17%,均明顯的高于ZnO納米棒陣列太陽(yáng)能電池和ZnO納米顆粒團(tuán)聚微球太陽(yáng)能電池。而ZnO納米顆粒團(tuán)聚微球太陽(yáng)能電池的短路電流密度J s c=6. 9mA/cm2和光電轉(zhuǎn)換效率=1. 51%，也明顯的高于ZnO納米棒陣列太陽(yáng)能電池的短路電流密度J sc=4. 2mA/cm2和光電轉(zhuǎn)換效率=0. 61%。
表I
權(quán)利要求
1.一種ZnO納米棒陣列/納米顆粒團(tuán)聚微球復(fù)合膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 a)將鋅鹽、氨水和去離子水配制成鋅氨絡(luò)離子前驅(qū)體溶液，把配制好的前驅(qū)體溶液旋涂到清洗好的導(dǎo)電玻璃上后，退火，在導(dǎo)電玻璃上得到ZnO納米晶種；然后把長(zhǎng)有ZnO納米晶種的導(dǎo)電玻璃浸入到配制好的前驅(qū)體溶液中，在溫度為75-95°C的恒溫水浴中加熱O. 5h以上，將導(dǎo)電玻璃取出，清洗后退火，在導(dǎo)電玻璃上得到ZnO納米棒陣列； b)將步驟a)制備的生長(zhǎng)有ZnO納米棒陣列的導(dǎo)電玻璃放入鋅鹽、醇胺和去離子水配制成的混合溶液中，在溫度為75-95°C的恒溫水浴中加熱O. 5h以上，將導(dǎo)電玻璃取出，清洗，得到ZnO納米棒陣列/納米顆粒團(tuán)聚微球復(fù)合膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ZnO納米棒陣列/納米顆粒團(tuán)聚微球復(fù)合膜的制備方法，其特征在于，所述鋅鹽為醋酸鋅，所述醇胺為三乙醇胺。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的ZnO納米棒陣列/納米顆粒團(tuán)聚微球復(fù)合膜的制備方法，其特征在于，在所述步驟a)中，所述前驅(qū)體溶液的濃度為O. 02-0. 08mol/L，pH值為10-12。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的ZnO納米棒陣列/納米顆粒團(tuán)聚微球復(fù)合膜的制備方法，其特征在于，在所述步驟a)中，所述退火是在空氣氣氛下200-500°C退火O. 5h以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的ZnO納米棒陣列/納米顆粒團(tuán)聚微球復(fù)合膜的制備方法，其特征在于，所述步驟a)中，前驅(qū)體溶液的濃度為O. 05mol/L，pH值為11，在溫度為85°C的恒溫水浴中加熱2h，將導(dǎo)電玻璃取出，超聲清洗至少Imin后在空氣氣氛下350°C退火lh。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的ZnO納米棒陣列/納米顆粒團(tuán)聚微球復(fù)合膜的制備方法，其特征在于，在所述步驟b)中，所述混合溶液是由醋酸鋅、三乙醇胺和去離子水配制成的濃度為O. 01mol/L的醋酸鋅混合液。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的ZnO納米棒陣列/納米顆粒團(tuán)聚微球復(fù)合膜的制備方法，其特征在于，在所述步驟b)中，在溫度為85°C的恒溫水浴中加熱2h，待水浴冷卻至室溫后將導(dǎo)電玻璃取出，對(duì)取出后的導(dǎo)電玻璃進(jìn)行超聲清洗Imin以上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一所述的ZnO納米棒陣列/納米顆粒團(tuán)聚微球復(fù)合膜的制備方法，其特征在于，所述導(dǎo)電玻璃為FTO導(dǎo)電玻璃。
9.權(quán)利要求1-8任一所述方法制備的ZnO納米棒陣列/納米顆粒團(tuán)聚微球復(fù)合膜在制備太陽(yáng)能電池光陽(yáng)極中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種ZnO納米棒陣列/納米顆粒團(tuán)聚微球復(fù)合膜的制備方法，包括將鋅鹽、氨水和去離子水配制成鋅氨絡(luò)離子前驅(qū)體溶液，把配制好的前驅(qū)體溶液旋涂到清洗好的導(dǎo)電玻璃上后，退火，在導(dǎo)電玻璃上得到ZnO納米晶種；然后繼續(xù)把長(zhǎng)有ZnO納米晶種的導(dǎo)電玻璃浸入到配制的前驅(qū)體溶液中，恒溫水浴，取出清洗后，退火，在導(dǎo)電玻璃上得到ZnO納米棒陣列；放入鋅鹽、醇胺和去離子水配制成的混合溶液中，恒溫水浴，冷卻至室溫后將試樣取出，清洗，得到ZnO納米棒陣列/顆粒復(fù)合膜。本發(fā)明所述方法制備的ZnO納米棒陣列/納米顆粒團(tuán)聚微球復(fù)合膜比現(xiàn)有技術(shù)中制備的氧化鋅復(fù)合納米結(jié)構(gòu)光電轉(zhuǎn)換效率0.49%提高了6.5倍。
文檔編號(hào)H01B13/00GK102881462SQ20121035082
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月20日
發(fā)明者賈偉, 張竹霞, 劉海瑞, 黨隨虎, 李天保, 許并社 申請(qǐng)人:太原理工大學(xué)