一种Ag/Cu2O异质结纳米薄膜的制备方法

摘要

本发明公开了一种Ag/Cu2O异质结纳米薄膜的制备方法。将纯Cu片和浓度为0.01~0.10mol/L Cu(NO3)2溶液，于80℃~90℃下反应4~6小时，在Cu片上制得光电压值为0.0937V~0.3168V的Cu2O薄膜；在Cu2O薄膜中加入浓度为0.05~0.09mol/L的Cu(NO3)2溶液和浓度为0.0005~0.0025mol/L的AgNO3溶液，于烘箱内反应2~8小时；得光电压值为0.3273V~0.3853V的Ag/Cu2O异质结纳米薄膜。本发明工艺简单，周期较短，对原料以及设备要求不高，制得的异质结纳米薄膜更有利于被太阳光激发而产生光生电子，具有优良的光电性能。

权利要求

1.一种Ag/Cu2O异质结纳米薄膜的制备方法，其特征在于具体步骤为：

（1）先在反应釜中加入纯Cu片和浓度为0.01~0.10mol/L Cu(NO3)2溶液，于80℃~90℃下反应4 6小时，即在Cu片上制得光电压值为0.0937V 0.3168V的Cu2O薄膜；

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（2）在装有步骤（1）所得的Cu2O薄膜的反应釜中加入浓度为0.05~0.09mol/L的 Cu(NO3)2溶液和浓度为0.0005~0.0025mol/L的 AgNO3溶液，于80℃~120℃的烘箱内反应2~8小时；即获得光电压值为0.3273V ~0.3853V的Ag/Cu2O异质结纳米薄膜。

说明书

一种Ag/Cu2O异质结纳米薄膜的制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种Ag/Cu2O异质结纳米薄膜的制备方法。

背景技术

[0002] Cu2O是一种良好的半导体材料，不同条件下制备的Cu2O可能为n型或p型半导体。Cu2O不仅具有廉价、易生产、无毒、方便储存等优点，同时禁带宽度为1.9 2.1eV，能够直接~
利用太阳光可见光段能量95%以上，比单晶硅更具优势。Cu2O理论光电转换效率可以达到
20%。是一种非常有潜力的太阳能电池材料。但是目前Cu2O的光电转换率仅为9%左右，为了提高Cu2O的光电性能，采用Ag和Cu2O构成异质结是一种有效的方法。由于Ag+的局部表面离子共振效应能增加对光的吸收，同时Cu2O的费米能级比Ag高，为使两者费米能级相等，在Cu2O和Ag之间会产生电子转移，促进Cu2O中光电子-空穴对分离，从而提高Cu2O的光电性能。

发明内容

[0003] 本发明的目的是提供一种Ag/Cu2O异质结纳米薄膜的制备方法。

[0004] 具体步骤为：

[0005] （1）先在反应釜中加入纯Cu片和浓度为0.01~0.10mol/L Cu(NO3)2溶液，于80℃~90℃下反应4~6小时，即在Cu片上制得光电压值为0.0937V~0.3168V的Cu2O薄膜。

[0006] （2）在装有步骤（1）所得的Cu2O薄膜的反应釜中加入浓度为0.05 0.09mol/L的 Cu~(NO3)2溶液和浓度为0.0005~0.0025mol/L的 AgNO3溶液，于80℃~120℃的烘箱内反应2~8小时；即获得光电压值为0.3273V ~0.3853V的Ag/Cu2O异质结纳米薄膜。

[0007] 本发明与其他相关技术相比，最显著的特点是通过两步水热法，即首先利用Cu片和Cu(NO3)2溶液制得Cu2O纳米薄膜；然后取性能最优的Cu2O纳米薄膜和Ag构成异质结。在第二步制备Ag/Cu2O异质结纳米薄膜的反应中，Ag+通过Cu2O晶体的间隙与Cu基底发生置换反应，在Cu2O晶体间隙中形成约300nm的Ag纳米粒子与Cu2O构成Ag/Cu2O异质结纳米薄膜。该异质结纳米薄膜更有利于被太阳光激发而产生光生电子，从而使其具有优良的光电性能，光电压可达到0.3853V。此方法工艺简单，周期较短，对原料以及设备要求不高，产品的光电性能较高。

具体实施方式

[0008] 实施例1：

[0009] 在反应釜中加入纯Cu片与浓度为0.01mol/L Cu(NO3)2溶液，80℃反应4小时，即获得光电压值为0.0937V的Cu2O纳米薄膜。

[0010] 实施例2：

[0011] 在反应釜中加入纯Cu片与浓度为0.1mol/L的 Cu(NO3)2溶液，90℃反应6小时，即获得光电压值为0.2359V的Cu2O纳米薄膜。

[0012] 实施例3：

[0013] 在反应釜中加入纯Cu片与浓度为0.06mol/L 的Cu(NO3)2溶液，80℃反应5小时，即获得光电压值为0.3168V的Cu2O纳米薄膜。

[0014] 实施例4：

[0015] 向实施例3所得光电压为0.3168V的Cu2O薄膜加入由浓度为0.05mol/L 的Cu(NO3)2和浓度为0.0025mol/L 的AgNO3组成的混合溶液，于90℃的烘箱内反应8小时，即得到光电压值为0.3793V的Ag/Cu2O异质结纳米薄膜。

[0016] 实施例5：

[0017] 向实施例3所得光电压为0.3168V的Cu2O薄膜加入由浓度为0.08mol/L 的Cu(NO3)2和浓度为0.002mol/L的 AgNO3组成的混合溶液，于120℃的烘箱内反应2小时，即得到光电压值为0.3273V的Ag/Cu2O异质结纳米薄膜。

[0018] 实施例6：

[0019] 向实施例3所得光电压为0.3168V的Cu2O薄膜加入由浓度为0.07mol/L 的Cu(NO3)2和浓度为0.001mol/L 的AgNO3组成的混合溶液，于90℃的烘箱内反应5小时，即得到光电压值为0.3853V的Ag/Cu2O异质结纳米薄膜。

[0020] 实施例7：

[0021] 向实施例3所得光电压为0.3168V的Cu2O薄膜加入由浓度为0.09mol/L 的Cu(NO3)2和浓度为0.0005mol/L 的AgNO3组成的混合溶液，于80℃的烘箱内反应6小时，即得到光电压值为0.3564V的Ag/Cu2O异质结纳米薄膜。