[发明专利]基于富勒烯衍生物/Sn掺杂CdO纳米团簇异质结的光电转化器件及其制备方法

说明书

本发明提供一种基于富勒烯衍生物/Sn掺杂CdO纳米团簇异质结的光电转化器件及其制备方法，属于半导体光电器件技术领域。本发明的光电转化器件包括：依次层叠的导电基底、底电极、电子传输层、光敏层、空穴传输层、顶电极；其中，所述光敏层为体异质结光敏层，其材料为富勒烯衍生物/Sn掺杂CdO纳米团簇。本发明通过选择具有强红外吸收和紫外吸收的光敏层材料，得到可见光可透过的光电转化器件，实现器件对自然光中的红外光和紫外光成分的有效利用，实现透明器件的多功能化。

技术领域

本发明属于半导体光电器件技术领域，具体涉及一种基于富勒烯衍生物/Sn掺杂CdO纳米团簇异质结的光电转化器件及其制备方法。

背景技术

高效利用太阳能资源是实现绿色生态的重要一环，透明太阳能电池可以将拥挤的城市从纯电力消费者转变为发电厂，如果所有表面有90%玻璃的建筑都使用了印在玻璃表面的透明太阳能电池，那么太阳能电池有可能为该建筑40%以上的能源消耗提供电力。建筑集成光伏透明太阳能电池是一项非常理想的发明，在建筑物、车窗、火车、手机、笔记本电脑等诸多领域具有应用价值。然而，实现这项技术的过程面临着四大障碍和挑战，从合成用于构建透明电池的透明材料，新的TSC结构，同时需要器件保持较高效率。然而在诸多挑战中，选择可透过可见光的，但吸收利用紫外光和近红外光的材料是极具挑战的，因为在传统的太阳能电池中，增加光电转化效率的重要措施之一便是尽可能多地吸收外加光源所施加的光。因而寻找合适的材料，构建具有可透过的高性能太阳能电池是极具研究意义的。

在金属纳米团簇中，如贵金属（Au，Ag）纳米颗粒主要在可见光区域显示出局域表面等离子共振，通过改变其尺寸和形状可实现材料在近红外中的调谐。高度各向异性的形状，如棒状、星形、三角形或平板，可能在尖端和刻面边缘显示出多种等离子体模式和高电场增强。高各向异性位点充当不同有机分子拉曼散射的等离子体位点，可有效实现光电器件性能的优化。因此，各向异性形状的等离子体半导体纳米晶体通过形状改变最终有效的影响材料的近红外光谱。例如，棒状等离子体WO_3−x纳米晶体在横向模式的红色NIR区域和纵向模式的中红外区域显示出双峰等离子体吸收。因而合理的设计和利用各向异性的纳米簇，是十分有意义的。

针对此，本发明提出一种对紫外光和红外光具有高转化效率的基于富勒烯衍生物/Sn掺杂CdO纳米团簇异质结的光电转化器件及其制备方法。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种基于富勒烯衍生物/Sn掺杂CdO纳米团簇异质结的光电转化器件及其制备方法。

本发明的一方面，提供一种基于富勒烯衍生物/Sn掺杂CdO纳米团簇异质结的光电转化器件，包括：依次层叠的导电基底、底电极、电子传输层、光敏层、空穴传输层、顶电极；其中，

所述光敏层为体异质结光敏层，其材料为Sn掺杂CdO纳米团簇 /富勒烯衍生物。

可选的，所述光敏层的给体为富勒烯衍生物，所述富勒烯衍生物包括PC₆₁BM，PC₇₁BM，ICBA中任意一者；

所述光敏层的受体中Sn元素的掺杂比例为0.1%～5%。

可选的，所述富勒烯衍生物和Sn掺杂的CdO纳米团簇比例为1：(1～5)。

可选的，所述底电极为透明电极；

所述电子传输层的材料为氧化锌或二氧化锡；

所述空穴传输层的材料为Spiro-OMeTAD。

可选的，所述电子传输层的厚度为10 nm～50 nm；

所述光敏层的厚度范围为10 nm～80 nm；

所述顶电极的厚度范围为10 nm～30 nm。