一种有机/无机杂化太阳电池及其制备方法

摘要

本发明公开了一种有机/无机杂化太阳电池及其制备方法，利用垂直生长于ITO衬基上的ZnO纳米棒阵列作为模板，制备了以ZnO为核CdS为壳的ZnO-CdS异质核壳结构纳米棒阵列；将聚合物与ZnO-CdS异质核壳结构纳米棒阵列复合，制成以ITO为阳极和Au膜为阴极的太阳电池。当CdS壳层厚度为6nm左右时，电池的性能最好，开路电压达到0.89V、短路电流为2.83mA/cm2及转换效率达到0.74%；与纯ZnO纳米棒阵列电池相比，ZnO-CdS阵列电池的开路电压提高了170%，短路电流增加了146%及转换效率提高了517%。

权利要求

1.一种有机/无机杂化太阳电池，其特征在于：包括有玻璃衬基、作为阳极的ITO层、ZnO异质核壳结构纳米棒阵列、ZnO异质核壳结构纳米棒外包覆的CdS壳层、MEH-PPV膜层、PEDOT:PSS空穴传输层以及作为电池的阴极的Au膜层；所述的ITO层镀在玻璃衬基上作为电池的阳极，以垂直生长于ITO层之上的ZnO-CdS异质核壳结构纳米棒阵列为电池的电子传输通道，用MEH-PPV为光吸收材料且MEH-PPV填充到ZnO-CdS异质核壳结构纳米棒的间隙之中，同时在ZnO-CdS异质核壳结构纳米阵列上方形成MEH-PPV膜层，在MEH-PPV膜层上沉积PEDOT:PSS作为空穴传输层，在空穴传输层上沉积Au膜作为电池的阴极。

2.根据权利要求1所述的一种有机/无机杂化太阳电池，其特征在于：所述的空穴传输层优选由在MEH-PPV膜层上沉积PEDOT:PSS和异丙醇组成的混合液而得，所述的PEDOT:PSS和异丙醇的体积比为1：0.5-1.5。

3.根据权利要求1所述的一种有机/无机杂化太阳电池，其特征在于：ITO层的厚度为50-200 nm，ZnO-CdS异质核壳结构纳米棒阵列的长度为150-700 nm、直径为20-90 nm、

2 2

棒的数量密度为3-6×10 个/μm，CdS壳层厚度5-9 nm，位于ZnO-CdS异质核壳结构纳米棒阵列上方的MEH-PPV膜层厚度为30-200 nm，PEDOT:PSS层厚度为40-80nm，Au膜厚度为

60-120 nm。

4.一种权利要求1所述的有机/无机杂化太阳电池的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

A、将ITO导电玻璃上的ITO用浓盐酸和Zn粉刻蚀成细条，再经丙酮、异丙醇、超纯水超声清洗干净，干燥后得经过处理的ITO导电玻璃备用；

将0.12-0.20克醋酸锌溶解于0.8-1.2克水中，待完全溶解后加入3-5毫升无水乙醇，再滴加80-120微升冰醋酸，将得到的混合物在室温下搅拌1.8-2.2小时，再将所得的无色澄清透明溶液旋涂于经过处理的ITO导电玻璃上,得到均匀的醋酸锌薄膜,后将醋酸锌薄膜在室温下于相对湿度50-54%的容器中陈化22-26小时，接着在马弗炉中于320-380 ℃下煅烧18-22分钟得到覆盖在ITO导电基片上的ZnO致密薄膜，将其置于0.04 mol/L硝酸锌[ZnO(NO3)2·6H2O]和0.04 mol/L六亚甲基四胺组成的水溶液中，密封后于85-95℃烘箱中反应1.8-2.2小时，得到ZnO纳米棒阵列；

B、在室温下，将步骤A所得ZnO纳米棒阵列交替在Cd(NO3)2和Na2S水溶液中分别浸泡

20-40秒，每连续完成一次在Cd(NO3)2和Na2S溶液中分别浸泡的过程为一个SILAR过程，Cd(NO3)2和Na2S的反应摩尔比为1：1，重复若干次SILAR过程后，得到以CdS为壳层的垂直生长于ITO层之上的ZnO-CdS异质核壳结构纳米棒阵列，CdS壳层厚度由SILAR过程次数控制在5-9 nm；

C、将以氯苯为溶剂且浓度为5-20 mg/mL的MEH-PPV的溶液于室温下旋涂到B步骤所得的ZnO-CdS异质核壳结构纳米棒阵列上，并在惰性气体保护下于120-180 ℃热处理5-30分钟，使得MEH-PPV填充到ZnO-CdS异质核壳结构纳米棒的间隙之中并在ZnO-CdS异质核壳结构纳米阵列上方形成MEH-PPV膜层；

D、在步骤C所得的MEH-PPV膜层上旋涂一层体积比为1：0.5-1.5的PEDOT:PSS和异丙醇组成的混合液或PEDOT:PSS溶液，在惰性气体保护下于100 ℃下热处理5-30分钟，得到PEDOT:PSS膜层作为空穴传导层，在PEDOT:PSS膜层上通过热蒸发方法蒸镀厚度为60-120 nm的Au膜, 得到杂化太阳电池；

E、将杂化太阳电池在惰性气体保护下进行封装即得产品。

5.根据权利要求4所述的有机/无机杂化太阳电池的制备方法，其特征在于：步骤A所述的ITO导电玻璃的玻璃衬基可以用其他透明物质代替。

6.根据权利要求4所述的有机/无机杂化太阳电池的制备方法，其特征在于：步骤C所述的溶剂氯苯可以用四氢呋喃、氯仿、苯或其他溶剂代替。

7.根据权利要求4所述的有机/无机杂化太阳电池的制备方法，其特征在于：步骤C所述的旋涂操作，可以用丝网印刷法或刮片法或喷墨打印法代替。

8.根据权利要求4所述的有机/无机杂化太阳电池的制备方法，其特征在于：步骤C、D、E所述的惰性气体优选氮气。

说明书

一种有机/无机杂化太阳电池及其制备方法

技术领域：

[0001] 本发明涉及纳米材料和能源领域，确切地说是一种有机/无机杂化太阳电池及其制备方法。背景技术：

[0002] 利用有机共轭聚合物和无机半导体纳米结构组成的杂化聚合物太阳电池是一种新型有机/无机杂化太阳电池。由于其兼具聚合物(重量轻、柔韧性好、易大面积低价成膜等)和无机半导体材料(载流子迁移率高、性质稳定、结构易控制等)的优点，近年来成为低价太阳电池中的重要研究对象。通常，将无机半导体纳米颗粒与有机聚合物在有机溶剂中混合，实现简单共混，再由适当方式将这些简单共混物制成无序有机/无机杂化电池；例如，有机聚合物与ZnO(J.Phys.Chem.B 2005，109，9505-9516；Adv.Funct.Mater.2006，
16，1112-1116)、TiO2(Appl.Phys.Lett.2007，90，183513)、PbS(Nanotechnology 2009，
20，095202)、PbSe(ACS Nano 2009，3，1345-1352) 或 CdSe(J.Phys.Chem.C 2010，114，
12784-12791)等无机半导体纳米颗粒组成的太阳电池。然而，聚合物和纳米颗粒经简单共混而制成的太阳电池效率仍然低下。一方面，由于纳米颗粒本身极易团聚，严重影响了有机/无机界面和电子传输通道的形成；另一方面，光生电子要经过纳米颗粒间的传递才能到达电子收集电极，使得电池中存在严重的界面电荷复合。

[0003] 用一维无机纳米棒(或线)阵列取代纳米颗粒与有机聚合物形成的复合结构，是一种理想的有机/无机杂化太阳电池结构形式(Chem.Rev.2007，107，1324-1338；J.Phys.Chem.C 2010，114，13846-13852)。一维无机纳米结构阵列可以提供直接的电子传输通道，使光生电子沿着取向生长的纳米阵列直接输运到收集电极上，可减少电荷的复合现象；同时，在这种复合结构中，可获得有机/无机界面和电荷传输通道在三维空间的稳定分布。ZnO纳米棒或线阵列(简称，ZnO-NA)具有许多优点，例如，性质稳定、环境友好、电子迁移率高及容易由简单的方法实现大面积制备等，是目前此类取向结构杂化太阳电池中使用最多的一种材料。然而，在ZnO-NA与有机聚合物组成的杂合太阳电池(简称，聚合物/ZnO-NA电池)中，器件的开路电压(Voc)较低，大都在0.1-0.4V左右(J.Mater.Chem.2006，16，2088-2096；J.Phys.Chem.B 2006，110，7635-7639；J.Phys.Chem.C 2007，111，16670-16678)；虽然短路电流(Jsc)已达到毫安级，但很低的Voc使得聚合物/ZnO-NA电池的转换效率(η)仍然较低，大都在0.2-0.4％。目前，大都通过对ZnO表面进行有机物修饰，来改善有机/无机界面的接触性能，获得了显著提高的Jsc，也在一定程度上提高了电池的Voc(J.Mater.Chem.2006，16，2088-2096；J.Phys.Chem.B 2006，110，7635-7639；J.Phys.Chem.C 2011，115，3745-3752)。然而，经过有机物修饰，聚合物/ZnO-NA电池的性能仍不理想，尤其是Voc仍然较低(大都在0.5V以下)。除有机修饰外，Lee等(J.Phys.Chem.C
2009，113，15778-15782)用TiO2修饰ZnO-NA，形成了以ZnO为核TiO2为壳的ZnO-TiO2异质核壳结构纳米棒阵列(简称，ZnO-TiO2-NA)；虽然与聚合物/ZnO-NA电池相比，聚合物/ZnO-TiO2-NA电池的Jsc得到显著改善，但电池的Voc仍然小于0.5V。因此，如何提高ZnO-NA组成的杂化聚合物太阳电池的开路电压，是获得高效理想结构电池过程中亟待解决的关键问题。

[0004] Zhang 和 Song 等 (Nanotechnology 2009，20，155707-155511；Semicond.Sci.Technol.2010，25，045031-045035)用化学浴沉积(CBD)的方法在ZnO纳米线表面沉积CdS量子点，并将CdS量子点修饰的ZnO纳米线阵列作为液态敏化电池的电极。Wang等(J.Electrochem.Soc.2011，158，H804-H807)用CBD方法在ZnO纳米棒表面沉积CdS量子点，并将CdS量子点修饰的ZnO纳米棒阵列与聚合物复合制成了量子点敏化的杂化太阳电池。Tak等(J.Mater.Chem.2009，19，5945-5951)通过逐次离子层吸附和反应(successive ion layer adsorption and reaction，SILAR)方法，在ZnO纳米线阵列上沉积CdS，得到以ZnO为核CdS为壳的ZnO-CdS异质核壳结构纳米线阵列，以用作光化学电池的电极。然而，ZnO-CdS异质核壳结构纳米棒或线阵列与聚合物组成的杂化太阳电池还未见报道。发明内容：

[0005] 本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种成本较低，工艺简单，便于大面积制作的电池及其制备方法。

[0006] 为了实现上述目的本发明采用如下技术方案：

[0007] 有机/无机杂化太阳电池，其特征在于：包括有玻璃衬基、作为阳极的ITO层、ZnO-CdS异质核壳结构纳米棒阵列、ZnO-CdS异质核壳结构纳米棒外包覆的CdS壳层、MEH-PPV膜层、PEDOT:PSS空穴传输层以及作为电池的阴极的Au膜层；所述的ITO层镀在玻璃衬基上作为电池的阳极，以垂直生长于ITO层之上的ZnO-CdS异质核壳结构纳米棒阵列为电池的电子传输通道，用MEH-PPV为光吸收材料且MEH-PPV填充到ZnO-CdS异质核壳结构纳米棒的间隙之中，同时在ZnO-CdS异质核壳结构纳米阵列上方形成MEH-PPV膜层，在MEH-PPV膜层上沉积PEDOT:PSS作为空穴传输层，在空穴传输层上沉积Au膜作为电池的阴极。

[0008] 所述的一种有机/无机杂化太阳电池，其特征在于：所述的空穴传输层优选由在MEH-PPV膜层上沉积PEDOT:PSS和异丙醇组成的混合液而得，所述的PEDOT:PSS和异丙醇的体积比为1∶0.5-1.5。

[0009] 所述的一种有机/无机杂化太阳电池，其特征在于：ITO层的厚度为50-200nm，ZnO-CdS异质核壳结构纳米棒阵列的长度为150-700nm、直径为20-90nm、棒的数量密度2 2
为3-6×10 个/μm，CdS壳层厚度5-9nm，位于ZnO-CdS异质核壳结构纳米棒阵列上方的MEH-PPV膜层厚度为30-200nm，PEDOT:PSS层厚度为40-80nm，Au膜厚度为60-120nm。

[0010] 所述的有机/无机杂化太阳电池的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

[0011] A、将ITO导电玻璃上的ITO用浓盐酸和Zn粉刻蚀成细条，再经丙酮、异丙醇、超纯水超声清洗干净，干燥后得经过处理的ITO导电玻璃备用；

[0012] 将0.12-0.20克醋酸锌溶解于0.8-1.2克水中，待完全溶解后加入3-5毫升无水乙醇，再滴加80-120微升冰醋酸，将得到的混合物在室温下搅拌1.8-2.2小时，再将所得的无色澄清透明溶液旋涂于经过处理的ITO导电玻璃上，得到均匀的醋酸锌薄膜，后将醋酸锌薄膜在室温下于相对湿度50-54％的容器中陈化22-26小时，接着在马弗炉中于320-380℃下煅烧18-22分钟得到覆盖在ITO导电基片上的ZnO致密薄膜，将其置于0.04mol/L硝酸锌[ZnO(NO3)2·6H2O]和0.04mol/L六亚甲基四胺组成的水溶液中，密封后于85-95℃烘箱中反应1.8-2.2小时，得到ZnO纳米棒阵列；

[0013] B、在室温下，将步骤A所得ZnO纳米棒阵列交替在Cd(NO3)2和Na2S水溶液中分别浸泡20-40秒，每连续完成一次在Cd(NO3)2和Na2S溶液中分别浸泡的过程为一个SILAR过程，Cd(NO3)2和Na2S的反应摩尔比为1∶1，重复若干次SILAR过程后，得到以CdS为壳层的垂直生长于ITO层之上的ZnO-CdS异质核壳结构纳米棒阵列，CdS壳层厚度由SILAR过程次数控制在5-9nm；

[0014] C、将以氯苯为溶剂且浓度为5-20mg/mL的MEH-PPV的溶液于室温下旋涂到B步骤所得的ZnO-CdS异质核壳结构纳米棒阵列上，并在惰性气体保护下于120-180℃热处理5-30分钟，使得MEH-PPV填充到ZnO-CdS异质核壳结构纳米棒的间隙之中并在ZnO-CdS异质核壳结构纳米阵列上方形成MEH-PPV膜层；

[0015] D、在步骤C所得的MEH-PPV膜层上旋涂一层体积比为1∶0.5-1.5的PEDOT:PSS和异丙醇组成的混合液或PEDOT:PSS溶液，在惰性气体保护下于100℃下热处理5-30分钟，得到PEDOT:PSS膜层作为空穴传导层，在PEDOT:PSS膜层上通过热蒸发方法蒸镀厚度为60-120nm的Au膜，得到杂化太阳电池；

[0016] E、将杂化太阳电池在惰性气体保护下进行封装即得产品。

[0017] 所述的有机/无机杂化太阳电池的制备方法，其特征在于：步骤A所述的ITO导电玻璃的玻璃衬基可以用其他透明物质代替。

[0018] 所述的有机/无机杂化太阳电池的制备方法，其特征在于：步骤C所述的溶剂氯苯可以用四氢呋喃、氯仿、苯或其他溶剂代替。

[0019] 所述的有机/无机杂化太阳电池的制备方法，其特征在于：步骤C所述的旋涂操作，可以用丝网印刷法或刮片法或喷墨打印法代替。

[0020] 所述的有机/无机杂化太阳电池的制备方法，其特征在于：步骤C、D、E所述的惰性气体优选氮气。

[0021] 本发明的有益效果为：

[0022] 1、本发明先通过制备ZnO纳米棒阵列作为模板，通过逐次离子层吸附和反应过程在ZnO纳米棒上沉积一层半导体CdS壳层，得到ZnO-CdS异质核壳结构纳米棒阵列，CdS层的厚度和电池的性能由SILAR过程次数(n)进行控制。与纯ZnO纳米棒阵列电池相比，ZnO-CdS异质核壳结构纳米棒阵列电池的性能得到大幅度提高，Voc可达到0.90V。本发明中ZnO-CdS异质核壳结构纳米棒阵列和电池器件的制备方法简便，对设备要求低，适合大规模应用，在光伏材料和低价太阳电池器件等领域具有很大的应用价值。

[0023] 2、本发明将聚合物与ZnO-CdS异质核壳结构纳米棒阵列复合，制成以ITO为阳极和Au膜为阴极的太阳电池。聚合物渗透到纳米棒的间隙之中，聚合物吸收光子产生激子，激子在聚合物/ZnO-CdS界面分离成电子和空穴，电子沿ZnO-CdS异质核壳结构纳米棒阵列传输到ITO电极，空穴则经聚合物传输到Au电极。当CdS壳层厚度为6nm左右时，电池的2
性能最好，开路电压达到0.89V、短路电流为2.83mA/cm 及转换效率达到0.74％；与纯ZnO纳米棒阵列电池相比，ZnO-CdS阵列电池的开路电压提高了170％，短路电流增加了146％及转换效率提高了517％。

[0024] 3、本发明与他人工作(Wang等，J.Electrochem.Soc.2011，158，H804-H807)相比，主要差别和优点在于：(1)本发明用SILAR方法在ZnO纳米棒表面制备由CdS量子点组成的多晶膜层，而他人用的是CBD方法在ZnO纳米棒表面部分区域沉积CdS量子点；(2)本发明中得到的是ZnO-CdS异质核壳结构纳米棒阵列，而他人得到的是CdS量子点修饰的ZnO纳米棒阵列；(3)SILAR方法中不同SILAR过程次数得到的CdS量子点尺寸变化不大，而CBD方法中不同CBD过程次数得到的CdS量子点的尺寸差别很大；(4)本发明中ZnO-CdS异质核壳结构纳米棒阵列的杂化太阳电池的Voc达到0.9V左右，而他人工作中由CdS量子点修饰的ZnO纳米棒阵列的杂化太阳电池的Voc小于0.85V。附图说明：

[0025] 图1是本发明所述的ZnO-CdS异质核壳结构米棒阵列杂化太阳电池的结构示[0026] 意图；图中数字标注说明如下：

[0027] (1)Au膜作为电池的阴极、(2)PEDOT:PSS空穴传导层、

[0028] (3)聚合物MEH-PPV、(4)ZnO纳米棒外包覆的CdS壳层、

[0029] (5)ZnO纳米棒、(6)ITO阳极、(7)玻璃衬基；

[0030] 图2是本发明所述的ZnO致密膜与ZnO纳米棒阵列的SEM表征结果；

[0031] 图3是本发明所述的ZnO致密膜与ZnO纳米棒阵列的XRD表征结果

[0032] 图4是本发明所述的ZnO-CdS异质核壳结构纳米棒阵列SEM、TEM和HRTEM表征结果；其中，(a，c)SEM、(b，d)TEM和HRTEM；n＝30(a，b)和n＝50(c，d)；

[0033] 图5是本发明所述的ZnO-CdS异质核壳结构纳米棒阵列XRD和UV-vis吸收光谱的表征结果；其中，(a)XRD、(b)UV-vis吸收光谱；

[0034] 图6是本发明所述的杂化太阳电池在AM 1.5模拟太阳光照条件下的J-V性能表征结果；其中，曲线1为ZnO-NA组成的参比电池，曲线2为ZnO-CdS-NA(n＝30)组成的电池，曲线3为ZnO-CdS-NA(n＝50)组成的电池。

具体实施方式

[0035] 实施例1：ZnO纳米棒阵列的制备。

[0036] (1-1)ZnO致密膜的制备：

[0037] 先将ITO导电玻璃(ITO厚度为100-120nm，≤15Ω/□)上的ITO用浓盐酸和Zn2
粉刻蚀成12×4mm 的细条；经丙酮、异丙醇、超纯水超声清洗干净，用干燥的氮气吹干后备用。

[0038] 将0.16克醋酸锌[Zn(CH3COO)2·2H2O]溶解于1克水中，待完全溶解后加入4毫升无水乙醇，再滴加100微升冰醋酸；混合物在室温下搅拌2小时，得到无色澄清透明溶液。将上述溶液旋涂于ITO玻璃上(2000转/分钟，60秒)，重复四遍，得到均匀的薄膜。然后，将醋酸锌膜在相对湿度52％(室温下)的容器中陈化24小时，接着在马弗炉中于350℃下煅烧20分钟得到ZnO致密薄膜。

[0039] (1-2)ZnO纳米棒阵列的制备：

[0040] ZnO致密薄膜覆盖的ITO玻璃正面朝下悬空置于硝酸锌[ZnO(NO3)2·6H2O](0.04mol/L)和六亚甲基四胺(0.04mol/L)组成的水溶液中，密封后于90℃烘箱中反应2小时，得到ZnO纳米棒阵列(即，ZnO-NA)。

[0041] (1-3)产物的表征：

[0042] X-射线衍射(XRD)测试表明，ZnO致密膜和ZnO纳米棒均为纤锌矿结构，且纳米棒沿着[001]方向生长；扫描电子显微镜(SEM)照片表明，在ITO上得到的ZnO膜薄均匀致密，厚度为40nm左右；所得的ZnO纳米棒垂直于ITO基底生长，长度为360-400nm，直径为2 2
20-60nm，棒的数量密度为4-5×10/μm。ZnO致密膜和ZnO纳米棒的表征结果见附图2和
3。

[0043] 实施例2：ZnO-CdS异质核壳结构纳米棒阵列的制备。

[0044] (2-1)ZnO纳米棒阵列的制备：同实施例1。

[0045] (2-2)ZnO-CdS异质核壳结构纳米棒阵列的制备：

[0046] 室温下，将ZnO纳米棒阵列在浓度为10×10-3mol/L的Cd(NO3)2水溶液中浸泡30秒后，用水淋洗30秒以除去ZnO纳米棒表面大量的Cd(NO3)2溶液；然后，将此ZnO纳米棒阵-3列立即在10×10 mol/L的Na2S水溶液中浸泡30秒，并用水淋洗30秒以除去未反应的Na2S溶液；至此完成一个SILAR过程。CdS层的厚度由SILAR过程的次数(n)来控制。重复n＝
30和50次的SILAR过程后，得到ZnO-CdS异质核壳结构纳米棒阵列(即，ZnO-CdS-NA)。

[0047] (2-3)产物的表征：

[0048] 产物的表征结果见附图4和5。XRD结果表明，ZnO纳米棒表面形成了六方相的CdS(JCPDS#01-0783)；SEM和透射电子显微镜(TEM)照片表明，CdS均匀地包裹在ZnO纳米棒表面形成了核壳复合结构，并且CdS壳层厚度随着SILAR过程次数的增加而增加，当SILAR过程的次数n为30和50时，CdS层的厚度分别约为6nm和8nm；高分辨TEM(HRTEM)结果进一步说明ZnO纳米棒表面沉积的CdS层为多晶膜；ZnO-CdS-NA的紫外-可见(UV-vis)吸收光谱表明，ZnO-CdS-NA在400-550nm之间存在CdS的吸收，且其强度随CdS层厚度的增加而增强。

[0049] 实施例3：聚合物/异质核壳结构纳米棒阵列太阳电池的制备。

[0050] (3-1)ZnO纳米棒阵列的制备：同实施例1。

[0051] (3-2)ZnO-CdS异质核壳结构纳米棒阵列的制备：同实施例2。

[0052] (3-3)MEH-PPV/ZnO-CdS-NA太阳电池的制备：

[0053] 以新蒸氯苯为溶剂，配制浓度为10mg/mL的MEH-PPV溶液，并于室温下搅拌24小时。将100微升的MEH-PPV溶液均匀分散在ZnO-CdS-NA(n＝30或50)层上，然后进行旋涂(1500转/分钟，60秒)使聚合物沉积到ZnO-CdS-NA上；于60℃下真空干燥12小时以去除溶剂氯苯后，在氮气保护的手套箱中于150℃热处理15分钟，以使聚合物充分渗透到纳米棒之间，纳米棒上方聚合物层的厚度为30-80nm。

[0054] 然后，在MEH-PPV层上旋涂PEDOT:PSS和异丙醇组成的混合液(体积比为1∶1)(2000转/分钟，60秒)；在氮气保护的手套箱中于100℃下热处理15分钟，除去PEDOT:PSS中的水分后，在PEDOT:PSS层(厚度40nm)上通过真空热蒸发方法蒸镀厚度为100nm的Au-4膜作为阴极，压强为5×10 Pa，蒸发速率为0.1埃/秒(前50nm)和1埃/秒(后50nm)。
在氮气保护的手套箱中进行封装，得到MEH-PPV/ZnO-CdS-NA太阳电池(见附图1)。Au电
2
极的大小由模板控制为1×4mm，并作为电池的有效面积。

[0055] (3-4)MEH-PPV/ZnO-NA太阳电池的制备：

[0056] 为了验证CdS壳层对电池性能的改善作用，制备了纯ZnO纳米棒组成的聚合物/ZnO-NA太阳电池作为参比电池。除在ZnO纳米棒表面没有CdS壳层外，MEH-PPV/ZnO-NA电池与MEH-PPV/ZnO-CdS-NA电池的制备方法完全相同。

[0057] (3-5)电池的表征：

[0058] MEH-PPV/ZnO-CdS-NA(n＝30、50)和MEH-PPV/ZnO-NA(n＝0)太阳电池的电流-电2
压(J-V)性能表征结果见附图6。J-V测试是在AM 1.5模拟太阳光(光强Pin＝100mW/cm)下于实验室环境中完成的；结果表明CdS的沉积对填充因子FF影响较小，但对Voc和Jsc的影响很大。n＝30和50的电池，开路电压很接近，但较厚的CdS壳层会使Jsc减小。尤其是，ZnO-CdS异质核壳结构纳米棒阵列电池的Voc要远高于纯ZnO纳米棒阵列电池。电池转换效率在n＝30(或CdS厚度为6nm左右)时最好；与MEH-PPV/ZnO-NA电池相比，MEH-PPV/ZnO-CdS-NA(n＝30)电池的开路电压提高了170％，短路电流增加了146％及转换效率提高了517％。详细比较见表1。

[0059] 表1.

[0060]2

[0061] 注：J-V性能测试在实验室环境中完成，电池的有效面积为4mm ；Voc、Jsc、FF和η分别为电池的开路电压、短路电流、填充因子和转换效率，η＝Jsc·Voc·FF/Pin。n和D分别表示SILAR过程的次数和CdS壳层的厚度。