增强二氧化钛薄膜光吸收的图案化复合薄膜制备方法

摘要

本发明公开了一种增强二氧化钛薄膜光吸收的图案化复合薄膜制备方法。本发明以Ti(SO4)2和H2O2为前驱体溶液在玻璃基底上制备TiO2纳米薄膜；然后利用紫外光刻的技术在TiO2纳米薄膜表面制备图案化的自组装单分子膜；最后利用化学浴的方法，选择性的沉积Cu2S纳米晶，在TiO2纳米薄膜表面制备图案完整、边界清晰、结构致密的图案化纳米Cu2S薄膜。以图案化的Cu2S纳米薄膜作为光的吸收层，TiO2纳米薄膜为电子注入层，形成的图案化微结构Cu2S/TiO2复合薄膜p-n异质结，可有效提高TiO2纳米薄膜的光吸收强度，扩大了光吸收波长范围，从而进一步增强薄膜的太阳光吸收效率，这种图案化复合薄膜在太阳能电池、光电开关、光电转换以及光存储等领域有广阔的应用前景。

主权项

一种增强二氧化钛薄膜光吸收的图案化复合薄膜制备方法，其特征在于步骤如下：1)TiO2薄膜的制备：将玻璃基底浸入3‑氨丙基三乙氧基硅烷的无水甲醇溶液，室温下组装，取出后依次用无水甲醇、二次水清洗，并用氮气吹干；然后取Ti(SO4)2、H2O2和水组成前驱体溶液，并调节pH值为1.6左右；然后将表面具有3‑氨丙基三乙氧基硅烷的玻璃基底置于此前驱体溶液中，70～80℃沉积20～60min；2)‑CH3/‑NH2‑SAMs图案化表面的构筑：将步骤(1)所制的TiO2纳米薄膜置于十八烷基三氯硅烷的正己烷溶液，室温下组装，取出后用正己烷清洗，并用氮气吹干；然后在表面具有十八烷基三氯硅烷的TiO2纳米薄膜上放置掩膜并紫外光照，在光照的过程中，曝光区域的OTS SAMs变为羟基，得到了‑OH/‑CH3SAMs图案化的表面；再将有‑OH/‑CH3 SAMs图案化的基底放入3‑氨丙基三乙氧基硅烷的无水甲醇溶液中，室温下组装，得到‑CH3/‑NH2‑SAMs图案化表面的构筑；3)Cu2S图案化薄膜的制备：将步骤(2)已图案化SAMs的基片放入含有硫酸铜、硫代硫酸钠、EDTA的前驱体溶液中，调节pH值为1～3，65‑75℃沉积两次，每次0.5～1h；最后对Cu2S薄膜在200～300℃氮气保护下烧结处理，在TiO2纳米薄膜表面得到图案完整、边界清晰、结构致密的图案化纳米Cu2S薄膜。