II-VI族半导体异质结构的液相组装及光电转换性能研究

II-VI族化合物CdS、CdSe、CdTe 都为直隙半导体，禁带宽度分别为2.42、1.74、1.45 eV，几乎涵盖了太阳光的可见光波段。该课题的主要研究目标是发展廉价灵活的化学液相技术将具有能量势垒的II-VI族化合物半导体组装在单一一维纳米结构材料，并将这样的纳米异质结集成为具有三维结构特征的光电转换功能器件，探索三维II-VI半导体纳米异质结材料作为制造廉价高效光电池的基础研究。创新之处在于这种基于纳米棒阵列的三维交叉异质结光电池通过高度结构化的纳米结构吸收入射光线，并在纳米异质结的界面经过多次反射与吸收，光吸收率得到很的提高。此外，同二维面式光电池比较，这种三维异质结光电池内的光生载流子的扩散路程要短很多，从而大大减少了载流子在内部传输的复合。因此基于纳米棒阵列的三维交叉异质结光电池将可提高吸收率以及载流子的收集率，本项目研究的开展将可进一步促进廉价高效光电池的开发。

该课题的主要研究目标是发展廉价灵活的化学液相技术将具有能量势垒的II-VI族化合物半导体组装在单一纳米结构材料内，并将这样的纳米异质结集成为三维结构特征的光电转换功能器件，探索三维II-VI半导体纳米异质结材料作为制造廉价高效光电池的基础研究。我们取得的主要成果包括：一、实现了透明导电玻璃基底上取向生长的ZnO纳米棒，FTO基底上高比表面积的ZnO多孔纳米片阵列的控制合成，并同时在柔性Zn片上原位合成了单晶ZnO多孔纳米片结构；二、实现了阳离子无序的立方AgInS2纳米颗粒，能带结构可调节的Cd1-xZnxS、CdSexTe1-x合金纳米颗粒，禁带宽度可调的(Cu2Sn)x/3Zn1-xS纳米颗粒的化学液相合成；三、控制CdX(X = Te、Se、S)等光吸收半导体材料在氧化物半导体纳米棒阵列结构表面的生长，得到结构均一的纳米异质结，这些结构都在纳米半导体异质结太阳能电池方面具备应用价值。