[发明专利]一种高感光面积的斜向ZnO纳米线/GaN异质结太阳能电池

权利要求书

1.一种高感光面积的斜向ZnO纳米线/GaN异质结太阳能电池，其特征在于，n型斜向生长的ZnO纳米线阵列斜向生长于p型半极性(11-22)面GaN外延层上，斜向ZnO纳米线表面覆盖或分布半导体量子点，相邻纳米线间空隙被聚合物填充，聚合物填充的斜向ZnO纳米线阵列的上面为一层导电薄膜，作为上电极，斜向生长的ZnO纳米线阵列的顶端伸入到导电薄膜内；下电极位于斜向生长的ZnO纳米线阵列侧旁的p型半极性(11-22)面GaN外延层台面上；

其中，采用水热法在掺Mg半极性面(11-22)的p-GaN层上制备斜向生长的ZnO纳米线阵列：取一定量用于ZnO纳米线生长的前体液于水热反应釜中，将掺Mg半极性面(11-22)的p-GaN层朝下放置，使其漂浮在前体液中，在一定温度下反应生长斜向ZnO纳米线。

2.按照权利要求1所述的一种高感光面积的斜向ZnO纳米线/GaN异质结太阳能电池，其特征在于，n型斜向生长的ZnO纳米线阵列生长于p型半极性面(11-22)GaN外延层结构：最底层为Al₂O₃衬底，在Al₂O₃衬底上依次为未掺杂半极性面(11-22)的GaN外延层、掺Mg半极性面(11-22)的p-GaN外延层，在掺Mg的p型GaN层上生长有n型斜向生长的ZnO纳米线阵列。

3.按照权利要求2所述的一种高感光面积的斜向ZnO纳米线/GaN异质结太阳能电池，其特征在于，n型斜向ZnO纳米线阵列与生长平面掺Mg半极性面(11-22)的p-GaN外延层的夹角为30～35度。

4.按照权利要求2所述的一种高感光面积的斜向ZnO纳米线/GaN异质结太阳能电池，其特征在于，n型斜向ZnO纳米线阵列中纳米线的尺寸均匀一致，长度和粗细可根据需要调控。

5.按照权利要求2所述的一种高感光面积的斜向ZnO纳米线/GaN异质结太阳能电池，其特征在于，未掺杂半极性面(11-22)的GaN外延层厚度为2～5μm。

6.按照权利要求2所述的一种高感光面积的斜向ZnO纳米线/GaN异质结太阳能电池，其特征在于，掺Mg半极性面(11-22)的p-GaN外延层的厚度为0.2～1μm。

7.按照权利要求2所述的一种高感光面积的斜向ZnO纳米线/GaN异质结太阳能电池，其特征在于，掺Mg半极性面(11-22)的p-GaN外延层的载流子浓度为1～3×1017cm-3。

8.制备权利要求1-7任一项所述的一种高感光面积的斜向ZnO纳米线/GaN异质结太阳能电池的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：在衬底上依次生长未掺杂半极性面(11-22)的GaN层和掺Mg半极性面(11-22)的p-GaN层；

步骤2：采用水热法在掺Mg半极性面(11-22)的p-GaN层上制备斜向生长的ZnO纳米线阵列；

步骤3：采用SILAR(连续离子层吸附反应)法在斜向ZnO纳米线阵列上沉积半导体量子点；

步骤4：在斜向ZnO纳米线阵列上旋凃填充透明、绝缘的聚合物；

步骤5：刻蚀聚合物，使斜向ZnO纳米线露出顶端部分；

步骤6：在斜向ZnO纳米线阵列上制备一层导电薄膜，作为上电极；

步骤7：在掺Mg半极性面(11-22)的p-GaN层的上表面一侧制备下电极，完成高感光面积的斜向ZnO纳米线/GaN异质结太阳能电池的制作；

采用水热法在掺Mg半极性面(11-22)的p-GaN层上制备斜向生长的ZnO纳米线阵列：取一定量用于ZnO纳米线生长的前体液于水热反应釜中，将掺Mg半极性面(11-22)的p-GaN层朝下放置，使其漂浮在前体液中，在一定温度下反应生长斜向ZnO纳米线。