[发明专利]基于极性/非极性异质结的光伏器件及其制备方法

权利要求书

1.一种基于极性/非极性异质结的光伏器件，其特征在于，该光伏器件包括非极性层和极性层，其中：

所述非极性层为使用非极性材料的基片；

所述极性层为沉积在所述非极性层上的极性材料薄膜。

2.根据权利要求1所述的光伏器件，其特征在于，所述非极性材料为钛氧层单终止的钛酸锶。

3.根据权利要求1所述的光伏器件，其特征在于，所述极性材料为铝酸镧或铁酸铋。

4.根据权利要求1所述的光伏器件，其特征在于，所述极性材料在特定方向上视为原子层堆垛结构时，这些原子层交替地带有正的和负的静电荷。

5.根据权利要求1所述的光伏器件，其特征在于，所述极性材料提供较强且稳定的内建电场，当外界有光照时，所述光伏器件吸收光子产生光生载流子，它们在极性材料的内建电场作用下分离开来：空穴向电势低的方向移动，电子向电势高的方向移动，从而显示出明显的光伏效应。

6.根据权利要求5所述的光伏器件，其特征在于，在所述光伏器件表面和两种材料的界面制作表面电极和底电极可以收集这些载流子，从而观察到光伏效应。

7.根据权利要求6所述的光伏器件，其特征在于，所述极性材料和非极性材料相组合，由于极性不连续而引起电子重构，从而在两种材料的界面处产生二维电子气，而该二维电子气可直接作为天然的底电极。

8.根据权利要求5所述的光伏器件，其特征在于，将极性材料沉积在非极性材料上后，由于非极性材料为电中性，而极性材料因其自身结构，晶胞中会出现正负交替的静电荷层，从而使得极性材料中出现周期性的有电场和无电场层，且这些电场方向一致，从而形成所述内建电场。

9.一种基于极性/非极性异质结的光伏器件的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1，将晶面方向001的钛酸锶基片依次放入异丙醇和去离子水中进行超声清洗处理；

步骤2，用氢氟酸缓冲溶液腐蚀清洗后的钛酸锶基片一段时间后，得到钛氧层单终止的晶面方向001的钛酸锶基片；之后在一个大气压的氧氛围中，将腐蚀完成后的钛氧层单终止的钛酸锶基片加热至900～1000℃退火，退火时间为2小时；

步骤3，将铝酸镧靶和处理后的钛酸锶基片放入脉冲激光沉积设备的真空镀膜室内，用机械泵和分子泵将真空镀膜室内的背底真空抽至高真空状态后，通入高纯氧使得气压保持在1×10^-2pa左右，加热钛酸锶基片至600～700℃，再用KrF准分子激光器产生的激光脉冲烧蚀铝酸镧靶，进行铝酸镧薄膜的沉积；

步骤4，沉积结束后维持在沉积温度和氧分压下退火，退火结束后，等待样品自然冷却到室温，即得到基于极性/非极性异质结的光伏器件。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述氢氟酸缓冲溶液包括氟化氢、氟化氨和去离子水，其pH值约为5.4。