CN102169962A - 基于In2S3网状纳米晶阵列与P3HT杂化薄膜的太阳能电池器件 - Google Patents

Abstract

一种基于In₂S₃网状纳米晶阵列与P3HT杂化薄膜的太阳能电池器件。它是在具有纳米金属铟表面的ITO玻璃上原位反应制得网格状硫化铟纳米晶阵列并与P3HT复合后组装的薄膜太阳能电池器件。制法是：把具有纳米金属铟表面的ITO基底材料、单质硫粉及无水乙醇溶剂共置于反应釜中，在140℃-180℃直接反应12或24小时，在ITO基底材料表面原位制得具有纳米网状结构的硫化铟纳米晶阵列薄膜，反应结束后，自然冷却至室温，最后产物依次用去离子水和无水乙醇清洗，在真空50℃下烘干；然后将制备的硫化铟薄膜在氩气保护下旋涂P3HT，最后蒸镀一层Al或Au电极，即组装成太阳能电池器件。本方法成本低，克服了物理气相沉积法、喷涂裂解法、热蒸发法等方法制备工艺复杂的缺点，环境友好。

Description

基于In2S3网状纳米晶阵列与P3HT杂化薄膜的太阳能电池器件

技术领域：

本发明属于光电材料技术领域，尤其涉及一种原位制备In₂S₃与P3HT网状杂化薄膜及组装成太阳能电池器件的方法。

背景技术：

无机纳米晶-共轭聚合物固体薄膜太阳能电池是一种以半导体纳米晶作为电子受体、共轭聚合物作为电子给体的新型异质结光电池，既利用了无机纳米晶载流子迁移率高、化学稳定性好、特别是某些纳米晶如过渡金属的硫及硒化物在近红外有较强吸收的特点，又保留了高分子材料良好的柔韧性和可加工性。目前研究得较多的无机纳米晶包括CdSe、CdS、ZnS等。在共轭聚合物中，P3HT(3-己基噻吩的聚合物)的场效应迁移率是最高的，达到0.1cm²·V^-1·s^-1。作为无机电子受体材料，与C60等相比较其主要优点在于：(1)纳米粒子的能级及带隙可通过改变纳米粒子的种类及尺寸来调节，使其在整个可见光范围都有吸收(吸收边延伸至720nm附近)，因此可以扩大聚合物有机层对太阳光谱的吸收范围，改善电池响应光谱与太阳辐射的匹配性；(2)纳米材料有较高的电子迁移率，化学稳定性较好。

通常情况下，这类固体薄膜太阳能电池的制备方法包括：(1)制备无机化合物纳米晶粉末；(2)无机纳米晶与有机共轭聚合物在溶剂中共混；(3)有机无机共混溶液旋转涂膜。随着国际上对无机纳米晶与有机共混材料的研究越来越深入，人们在提高半导体纳米晶-共轭聚合物混合型太阳能电池的性能方面也取得了一定的进展。研究发现，体系中电子(光生载流子)的传输能力是决定器件性能的主要因素。光电导的基本过程包括光激发、载流子的生成以及载流子的迁移，为了提高电子迁移率，首先要除掉纳米粒子表面的有机绝缘配体(TOPO(三正辛基膦化氧)、HAD(氢醌二丙烯酸酯)、TOP(磷酸三辛酯)等)，因为这些有机绝缘配体不利于电子传输。据报道，只要在CdSe的表面包一层单分子层的TOPO(约1.1nm厚)，电池的光电转换效率就会下降10倍。因此在与共轭聚合物共混前必须把纳米粒子表面的绝缘性表面活性剂除去，但除去表面活性剂的纳米粒子在聚合物溶液中的分散性会变差、容易发生团聚而影响器件性能。另外曾有报道具有三维结构的CdSe因能在三维空间上伸展、有利于形成垂直于电极平面的电子通道而被尝试用作电子受体。

硫化铟(In₂S₃)是一种III-VI族的化合物半导体材料，在不同的热处理温度下会得到三种不同的晶体类型(α-In₂S₃、β-In₂S₃、γ-In₂S₃)。β-In₂S₃是室温下的稳态结构，其禁带宽度为2.0-2.45eV。因其具有优良的光学吸收特性和无毒等特点，而被广泛的用于薄膜太阳能电池的缓冲层和窗口层。本申请人研究发现，作为n型半导体的In₂S₃和作为P型半导体的P3HT是能级匹配的，如果将n型半导体的In₂S₃和作为P型半导体的P3HT复合，在界面处就能够产生电荷分离。但到目前为止，国际上还没有In₂S₃与P3HT复合构建杂化太阳能电池的报道。这种类型的太阳能电池是将纳米尺度的无机半导体与共轭聚合物进行混合形成异质结，在太阳光的照射下，自由电荷载体经光激发后在异质结内的无机(半导体)-有机(聚合物)界面处产生并分散，无机-有机两组分的混合效果及有效接触面积是决定太阳能电池的光电性能的重要因素之一。具有特殊网格状结构的In₂S₃薄膜材料由于其较高的比表面积和复杂的三维结构，并且易于与有机聚合物材料形成接触良好的互穿网络结构，因此它们是作为无机半导体-共轭聚合物杂化太阳能电池的理想备选材料。

目前制备硫化铟纳米晶薄膜的方法有化学喷涂热解法，物理气相沉积法，热蒸发法，化学浴沉积法，电沉积法等。前三类方法往往依赖于复杂的仪器设备，在较高的蒸发温度和较高的基底温度下才能进行。后两类方法虽然可以在较低的反应温度下进行，但是得到的薄膜材料晶化程度不高，需要进行进一步的热处理，并且反应过程中对反应条件(PH值等)的要求比较苛刻。而且这些方法最终都很难得到形貌较好的纳米级的薄膜材料。Datta等人(Datta，A.；Panda，S.K.；Gorai，S.；Ganguli，D.；Chaudhuri，S.Mater Res.Bull.2008，43，983-989.)在室温的条件通过对电沉积制备的铟单质层进行硫化，在掺钼的玻璃基底上制备了硫化铟微纳米棒薄膜。该方法首先以InCl₃为电解液，玻璃基底为阴极，In片为阳极通过电沉积的方法制备了In单质层。然后将表面沉积有In单质的基底放在一个密闭的容器中，通入由Na₂S和HCl反应制得的H₂S气体，硫化12小时之后得到硫化铟微纳米棒薄膜。XRD图谱显示电沉积得到的In单质薄膜中尚含有一定的In(OH)₃的成份，并且得到的In₂S₃纳米棒的HRTEM图片显示在In₂S₃纳米棒的外侧包裹着一层In(OH)₃薄层。此方法在制备In₂S₃薄膜材料的过程中虽然避免了高温条件，但是制备的In单质薄膜和In₂S₃薄膜材料都有其他成份存在，而且制备的硫化氢气体在搜集和反应的过程不可避免的会带来一定程度的泄露，这将给环境和人体带来危害。因此，寻找一种简单、快速、廉价且环保的方法，在无毒温和的条件下制备形貌理想硫化铟薄膜材料仍然是研究人员们需要解决的问题。

本发明中申请人使用一种简单、快捷、温和、绿色的合成方法，成功地原位制备出了具有网格状结构的In₂S₃纳米晶阵列薄膜材料，并最终组装成了ITO/PEDOT:PSS/In₂S₃:P3HT/Al；ITO/In₂S₃:P3HT/Au结构的太阳能电池器件。经扫描电子显微镜(SEM)和X-射线粉末衍射仪(XRD)表征手段表明，当反应温度在140℃时，铟单质的表面反应不完全，尚可观察到表面泛有金属光泽。只有当溶剂热反应温度超过140℃时才会生成完美的网格状硫化铟纳米晶材料。

ITO玻璃是表面带有一层氧化铟锡(Indium-Tin Oxide)透明导电膜的玻璃。

P3HT是一种3-己基噻吩的聚合物，主要用于有机薄膜晶体管和有机太阳能电池。

PEDOT:PSS该产品是由PEDOT和PSS两种物质构成，PEDOT是EDOT(3，4-乙撑二氧噻吩单体)的聚合物，PSS是聚苯乙烯磺酸盐。这两种物质在一起极大的提高了PEDOT的溶解性，水溶液导电物主要应用于有机发光二极管OLED，有机太阳能电池，有机薄膜晶体管，超级电容器等的电子传输层。德国拜耳公司掌握着PEDOT:PSS单体EDOT的专利，并开发出了不同导电率的聚合物水溶液。目前国内有上海优缔化工，上海博康公司，洛阳微光电子科技和苏州博鸿化工等几家公司生产。

发明内容：

本发明所要解决的问题是：(1)克服目前制备In₂S₃薄膜材料的方法中存在的基底温度较高、产品不纯、工艺复杂、反应条件苛刻和形貌不理想等缺点；(2)提供不需要任何模板，不需要添加任何表面活性剂，不必经过除杂等繁琐的后处理操作，在较低的温度下即可制得高纯度的纳米网格状结构的In₂S₃薄膜材料的方法。(3)把原位制备出的n型半导体In₂S₃和作为P型半导体的P3HT复合，并组装成了ITO/PEDOT:PSS/In₂S₃:P3HT/Al；ITO/In₂S₃:P3HT/Au的杂化薄膜太阳能电池器件。另外，本发明允许通过一步化学反应直接在ITO玻璃基底上原位生长In₂S₃纳米晶阵列薄膜，具有反应简单、快捷、温和的特点，该方法对其他硫族化合物薄膜材料的制备具有一定的指导意义。

本发明对要解决的问题所采取的技术方案是：

一种基于In₂S₃(硫化铟)网状纳米晶阵列的In₂S₃与P3HT杂化薄膜太阳能电池器件，其特征在于：该器件是在具有纳米金属铟表面的ITO基底材料上原位反应制得网格状硫化铟纳米晶阵列，并与P3HT复合后，蒸镀一层Al或Au电极组装的薄膜太阳能电池器件；所述的具有纳米金属铟表面的ITO基底材料是指表面镀了一层厚度为30～80纳米的金属铟薄膜的ITO导电玻璃。

一种基于In₂S₃网状纳米晶阵列的In₂S₃与P3HT杂化薄膜太阳能电池器件的制备方法，其制备步骤如下：

1)、用离子溅射或电镀方法在ITO玻璃表面镀一层厚度为30～80纳米的金属铟薄膜；

2)、把表面镀有纳米金属铟薄膜的ITO玻璃，单质硫粉，以及无水乙醇溶剂共置于聚四氟乙烯反应釜中，硫粉浓度为0.5～1.5克/升，无水乙醇溶剂的量至反应釜容器75％的高度，在140℃-180℃温度下直接反应12或24小时，在ITO玻璃表面原位制得具有网状纳米晶阵列的硫化铟薄膜，反应结束后，自然冷却至室温，最后产物依次用去离子水、无水乙醇清洗，在真空干燥箱中50℃下烘干；

3)、把步骤2)烘干的样品在手套箱中在通氩气保护下旋涂P3HT，制得In₂S₃与P3HT杂化薄膜，薄膜的厚度为200纳米；

4)、步骤3)进行完后，蒸镀一层Al或Au电极，即组装成太阳能电池器件。

本发明的基于In₂S₃纳米晶阵列的In₂S₃与P3HT杂化薄膜太阳能电池器件的制备方法中，步骤3)旋涂用的P3HT浓度为10毫克/毫升的P3HT氯仿溶液，以2000转/分钟的转速旋转40秒甩膜，甩好的薄膜放入真空干燥箱中，50℃下干燥60分钟。

其中，所述的具有纳米金属铟表面的ITO基底材料的制备：将ITO玻璃先用丙酮超声清洗两次(10分钟/次)，然后放入NH₃.H₂O(25wt％)、H₂O₂(30wt％)和H₂O的混合溶液中，其NH₃.H₂O∶H₂O₂∶H₂O体积比为1∶2∶5，超声清洗10分钟，再分别用异丙醇和去离子水超声清洗5分钟。最后将清洗好的ITO玻璃放入真空干燥箱中干燥。将烘干的ITO玻璃放入紫外臭氧清洗器中处理2小时，之后将过滤好的PEDOT:PSS(Baytron P 4083)滴在ITO玻璃上，先以500转/分钟的转速选转5秒钟，然后再以2500转/分钟的转速旋转40秒甩膜。将甩好的PEDOT:PSS薄膜放入真空干燥箱中，110℃下干燥40分钟。最后将旋涂了PEDOT:PSS薄膜(厚度约为80纳米)的ITO玻璃基底放入高真空离子溅射仪中溅射一层厚度约为30～80纳米的金属铟薄膜。

本发明的优点：

1、在有机-无机杂化薄膜太阳能电池材料中，用硫化铟代替硫化镉、硒化镉等作为电子受体材料，降低了毒性，更加安全和环保。

2、用简单的湿化学方法在ITO导电玻璃表面原位制备具有纳米网状结构的硫化铟纳米晶阵列薄膜，并与P3HT复合后组装成为薄膜太阳能电池器件，成本低。克服了物理气相沉积法、喷涂裂解法、热蒸发法等方法制备工艺复杂的缺点。

3、无需用到毒性较大的溶剂以及表面活性剂，通过一步化学反应直接在ITO玻璃表面上原位制备由网格状纳米晶组成的硫化铟薄膜材料，获得的In₂S₃网状纳米晶薄膜纯度高，无需经过去除纳米粒子表面的有机绝缘配体的步骤；反应快捷，操作简便，不需要进一步的热处理，晶化程度高；还可以避免其它湿法化学反应制备所造成的产品不纯的现象，环境友好，便于工业化生产和技术推广。

4、同以往单纯的旋转涂膜(Spincoating)方法相比，原位生长具有纳米网状结构的硫化铟纳米晶阵列薄膜能与P3HT形成更均匀的网络互穿结构，并且具有更高的稳定性。

附图说明

图1、实施例1制备的硫化铟纳米晶薄膜材料的电子显微照片

图2、实施例2制备的硫化铟纳米晶薄膜材料的电子显微照片

图3、实施例2制备的硫化铟纳米晶薄膜材料的X射线衍射图谱

图4、实施例3制备的硫化铟纳米晶薄膜材料的电子显微照片

图5、实施例4制备的硫化铟纳米晶薄膜材料的电子显微照片

图6、实施例5制备的硫化铟纳米晶薄膜材料的电子显微照片

图7、实施例5制备的硫化铟纳米晶薄膜材料的X射线衍射图谱

图8、实施例5制备的硫化铟纳米晶和P3HT杂化的薄膜材料的电子显微照片

图9、实施例5制备的硫化铟纳米晶和P3HT杂化的薄膜材料的截面电子显微照片

图10、实施例5制备的硫化铟纳米晶薄膜组装的太阳能电池器件示意图

图11、实施例5制备的硫化铟纳米晶薄膜组装的太阳能电池器件的I-V曲线图

图12、实施例6制备的硫化铟纳米晶薄膜材料的电子显微照片

图13、实施例6制备的硫化铟纳米晶薄膜组装的太阳能电池器件的I-V曲线图

图14、组装的In₂S₃与P3HT杂化薄膜太阳能电池的能级结构图

图15、实施例5制备的硫化铟纳米晶薄膜、纯P3HT薄膜、及In₂S₃与P3HT杂化薄膜的紫外-可见漫反射光谱图

图16、实施例7制备的硫化铟纳米晶薄膜材料的电子显微照片

图17、实施例7制备的硫化铟纳米晶薄膜组装的ITO/In₂S₃:P3HT/Au结构的太阳能电池器件的I-V曲线图

注：In₂S₃:P3HT中“：”表示“与”。

具体实施方式：

实施例1

(1)准备工作：将ITO玻璃先用丙酮超声清洗两次(10分钟/次)，然后放入NH₃.H₂O(25wt％)、H₂O₂(30wt％)和H₂O的混合溶液中超声清洗10分钟，其NH₃.H₂O∶H₂O₂∶H₂O体积比为1∶2∶5，再分别用异丙醇、去离子水超声清洗5分钟。最后将清洗好的ITO玻璃放入真空干燥箱中干燥。将烘干的ITO玻璃放入紫外臭氧清洗器中处理2小时，之后将过滤好的PEDOT:PSS(Baytron P 4083)滴在ITO玻璃上，先以500转/分钟的转速选转5秒钟，然后再以2500转的转速旋转40秒甩膜。将甩好的PEDOT:PSS薄膜放入真空干燥箱中，110℃下干燥40分钟。最后将旋涂了一层厚度约为80纳米的PEDOT:PSS薄膜的ITO玻璃基底放入高真空离子溅射仪中溅射一层金属铟薄膜，金属铟薄膜厚度30～80nm。

(2)反应步骤：把步骤(1)制的带有金属铟薄膜(厚度为30纳米)的ITO玻璃基底放入反应釜的聚四氟乙烯内胆中，加入硫粉，硫粉浓度为0.001克/毫升，然后加入无水乙醇溶剂至容器75％的高度，同时将聚四氟乙烯内胆放入不锈钢外套并置于具有程序升温功能的恒温鼓风干燥箱中，升温到180℃反应12小时。

(3)后处理：反应结束后，关闭恒温鼓风干燥箱并自然冷却至室温。依次用去离子水、无水乙醇清洗产物后，将样品置于真空干燥箱中50℃下恒温1小时烘干，得到的硫化铟薄膜样品；最后将得到的硫化铟薄膜样品小心转入样品盒中，在避光、干燥的环境中保存。产品颜色为亮黄色，在电子显微镜下观察到的硫化铟的微观结构为网格状纳米晶。电子显微照片见图1。

实施例2

(1)准备工作：同实施例1

(2)反应步骤：把步骤(1)制的带有金属铟薄膜(厚度为30纳米)的ITO玻璃基底放入反应釜的聚四氟乙烯内胆中，加入硫粉，硫粉浓度为0.0015克/毫升，然后加入无水乙醇溶剂至容器75％的高度，并同时将聚四氟乙烯内胆放入不锈钢外套并置于具有程序升温功能的恒温鼓风干燥箱中，升温到180℃反应24小时。

(3)后处理：反应结束后，关闭恒温鼓风干燥箱并自然冷却至室温。依次用去离子水、无水乙醇清洗产物后，将样品置于真空干燥箱中50℃下恒温1小时烘干。最后将得到的硫化铟薄膜样品小心转入样品盒中，在避光、干燥的环境中保存。产品颜色为橘黄色，在电子显微镜下的微观结构为网格状纳米晶。电子显微照片见图2。

实施例3

(1)准备工作：同实施例1

(2)反应步骤：把步骤(1)制的带有金属铟薄膜(厚度为40纳米)的ITO玻璃基底放入反应釜的聚四氟乙烯内胆中，加入硫粉，硫粉浓度为0.001克/毫升，然后加入无水乙醇溶剂至容器75％的高度，并同时将聚四氟乙烯内胆放入不锈钢外套并置于具有程序升温功能的恒温鼓风干燥箱中，升温到180℃反应12小时。

(3)后处理：反应结束后，关闭恒温鼓风干燥箱并自然冷却至室温。依次用去离子水、无水乙醇清洗产物后，将样品置于真空干燥箱中50℃下恒温1小时烘干。最后将得到的硫化铟薄膜样品小心转入样品盒中，在避光、干燥的环境中保存。产品颜色为亮黄色，在电子显微镜下的微观结构为网格状纳米晶。电子显微照片见图4。

实施例4

(1)准备工作：同实施例1

(2)反应步骤：把步骤(1)制的带有金属铟薄膜(厚度为40纳米)的ITO玻璃基底放入反应釜的聚四氟乙烯内胆中，加入硫粉，硫粉浓度为0.001克/毫升，然后加入无水乙醇溶剂至容器75％的高度，并同时将聚四氟乙烯内胆放入不锈钢外套并置于具有程序升温功能的恒温鼓风干燥箱中，升温到180℃反应24小时。

(3)后处理：反应结束后，关闭恒温鼓风干燥箱并自然冷却至室温。依次用去离子水、无水乙醇清洗产物后，将样品置于真空干燥箱中50℃下恒温1小时烘干。最后将得到的硫化铟薄膜样品小心转入样品瓶中，在避光、干燥的环境中保存。产品颜色为亮黄色，在电子显微镜下的微观结构为网格状纳米晶。电子显微照片见图5。

实施例5

(1)准备工作：同实施例1

(2)反应步骤：把步骤(1)制的带有金属铟薄膜(厚度为60纳米)的ITO玻璃基底放入反应釜的聚四氟乙烯内胆中，加入硫粉，硫粉浓度为0.0005克/毫升，然后加入无水乙醇溶剂至容器75％的高度，并同时将聚四氟乙烯内胆放入不锈钢外套并置于具有程序升温功能的恒温鼓风干燥箱中，升温到180℃反应12小时。

(3)后处理：反应结束后，关闭恒温鼓风干燥箱并自然冷却至室温。依次用去离子水、无水乙醇清洗产物后，将样品置于真空干燥箱中50℃下恒温1小时烘干。最后将得到的硫化铟薄膜样品小心转入样品瓶中，在避光、干燥的环境中保存。产品颜色为亮黄色，在电子显微镜下的微观结构为网格状纳米晶。电子显微照片见图6。

(4)器件组装：将制备的硫化铟薄膜放于真空手套箱中(通氩气保护)旋涂浓度为10毫克/毫升的P3HT氯仿溶液，以2000转/分钟的转速旋转40秒甩膜。甩好的薄膜放入真空干燥箱中，50℃下干燥60分钟。制得的In₂S₃与P3HT杂化薄膜的电子显微照片见图8，其截面的电子显微照片见图9。从截面图中可以看出In₂S₃与P3HT杂化薄膜的厚度约为200纳米。然后再蒸镀一层铝电极，组装成太阳能电池器件。器件组装示意图见图10。

(5)性能测试：将组装好的太阳能电池器件用美国Oriel公司生产的太阳光模拟器(AM1.5)进行光电性能测试。测得电池的I-V曲线见图11。

实施例6

(1)准备工作：同实施例1

(2)反应步骤：把步骤(1)制的带有金属铟薄膜(厚度为80纳米)的ITO玻璃基底放入反应釜的聚四氟乙烯内胆中，加入硫粉，硫粉浓度为0.0005克/毫升，然后加入无水乙醇溶剂至容器75％的高度，并同时将聚四氟乙烯内胆放入不锈钢外套并置于具有程序升温功能的恒温鼓风干燥箱中，升温到180℃反应12小时。

(3)后处理：反应结束后，关闭恒温鼓风干燥箱并自然冷却至室温。依次用去离子水、无水乙醇清洗产物后，将样品置于真空干燥箱中50℃下恒温1小时烘干。最后将得到的硫化铟薄膜样品小心转入样品瓶中，在避光、干燥的环境中保存。产品颜色为亮黄色，在电子显微镜下的微观结构为网格状纳米晶。电子显微照片见图12。

(4)器件组装：将制的硫化铟薄膜放于真空手套箱中(通氩气保护)旋涂浓度为10毫克/毫升的P3HT氯仿溶液，以2000转/分钟的转速旋转40秒甩膜。甩好的薄膜放入真空干燥箱中，50℃下干燥60分钟；然后再蒸镀一层铝电极，组装成太阳能电池器件。

(5)性能测试：将组装好的太阳能电池器件用美国Oriel公司生产的太阳光模拟器(AM1.5)进行光电性能测试。测得电池在光照下的I-V曲线图见图13。

实施例7

(1)准备工作：将ITO玻璃先用丙酮超声清洗两次(10分钟/次)，然后放入NH₃.H₂O(25wt％)、H₂O₂(30wt％)和H₂O的混合溶液中，其NH₃.H₂O∶H₂O₂∶H₂O的体积比为1∶2∶5，超声清洗10分钟，再分别用异丙醇、去离子水超声清洗5分钟。最后将清洗好的ITO玻璃放入真空干燥箱中干燥。然后将烘干的ITO玻璃基底放入高真空离子溅射仪中溅射一层厚度为60纳米的金属铟薄膜。

(2)反应步骤：同实施例5

(3)后处理：同实施例5。电子显微照片见图16。

(4)器件组装：将制备的硫化铟薄膜放于真空手套箱中(通氩气保护)旋涂浓度为10毫克/毫升的P3HT氯仿溶液，以2000转/分钟的转速旋转40秒甩膜。甩好的薄膜放入真空干燥箱中，50℃下干燥60分钟。然后再蒸镀一层金电极，组装成太阳能电池器件。

(5)性能测试：将组装好的太阳能电池器件用美国Oriel公司生产的太阳光模拟器(AM1.5)进行光电性能测试。测得电池的I-V曲线图见17。

本发明直接采用单质硫与镀有纳米金属铟的ITO基底经过一步反应制备网格状硫化铟纳米晶薄膜材料，反应中使用最简单的无水乙醇溶剂作为反应介质，并将原位反应制得的网格状硫化铟纳米晶阵列与P3HT复合组装成薄膜太阳能电池器件。原位生长具有纳米网状结构的硫化铟纳米晶阵列薄膜能与P3HT形成更均匀的网络互穿结构，并且具有更高的稳定性；获得的In₂S₃网状纳米晶薄膜纯度高，无需经过除掉纳米粒子表面的有机绝缘配体的步骤。反应快捷，操作方便，环境友好，便于工业化生产和技术推广。因其制备装置简单，无需进行后处理等优点大大降低了成本，可以广泛的应用在太阳能电池领域。

Claims (3)

1.一种基于In₂S₃网状纳米晶阵列的In₂S₃与P3HT杂化薄膜太阳能电池器件，其特征在于：该器件是在具有纳米金属铟表面的ITO基底材料上原位反应制得网格状硫化铟纳米晶阵列，并与P3HT复合后，蒸镀一层Al或Au电极组装的薄膜太阳能电池器件；所述的具有纳米金属铟表面的ITO基底材料是指表面镀了一层厚度为30～80纳米的金属铟薄膜的ITO导电玻璃。

2.一种基于In₂S₃网状纳米晶阵列的In₂S₃与P3HT杂化薄膜太阳能电池器件的制备方法，其特征在于制备步骤如下：

1)、用离子溅射或电镀方法在ITO玻璃表面镀一层厚度为30～80纳米的金属铟薄膜；

2)、把表面镀有纳米金属铟薄膜的ITO玻璃，单质硫粉，以及无水乙醇溶剂共置于聚四氟乙烯反应釜中，硫粉浓度为0.5～1.5克/升，无水乙醇溶剂的量至反应釜容器75％的高度，在140℃-180℃温度下直接反应12或24小时，在ITO玻璃表面原位制得具有网状纳米晶阵列的硫化铟薄膜，反应结束后，自然冷却至室温，最后产物依次用去离子水、无水乙醇清洗，在真空干燥箱中50℃下烘干；

3)、把步骤2)烘干的样品放入手套箱中在通氩气保护下旋涂P3HT，制得In₂S₃与P3HT杂化薄膜，该杂化薄膜的厚度为200纳米；

4)、步骤3)进行完后，蒸镀一层Al或Au电极，即组装成太阳能电池器件。

3.根据权利要求2所述的基于In₂S₃纳米晶阵列的In₂S₃与P3HT杂化薄膜太阳能电池器件的制备方法，其特征在于：步骤3)旋涂用的P3HT浓度为10毫克/毫升的P3HT氯仿溶液，以2000转/分钟的转速旋转40秒甩膜，甩好的薄膜放入真空干燥箱中，50℃下干燥60分钟。

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