司浩楠等：图案化氧化锌在能源器件中的应用 ·977· 种图案化GAs阵列包裹3,4-乙烯二氧噻吩单体聚合 化Zn0纳米棒阵列和Cu,O薄膜组成的ZnO/Cu,O三 物(PED0T)的三维核壳结构，有效提高了电池电流密 维有序纳米异质结太阳能电池.该课题组在AZO一 度和器件性能，达到4.11%的效率.同年，Kim等a Z0基底上生长未图案化(A1)、线状排列(A2)和方 利用有序排列的微柱状多晶硅构建异质结太阳能电 形排列(A3)三种Z0纳米棒阵列.图案化后纳米棒 池，改善了光吸收和电荷收集效率，最大电池效率达 密度变小而长度变大，如图5(a)~(c)所示.Al为致 6.4%.2015年Chen等切设计并构建了一种由图案 密的Z0纳米棒阵列（约每平方厘米3.8×10°根），长 AI未图案化 A2线状 A3方形排列圆孔状 (a 00 5 jm Glass 2 300 rm 2 wm 300nn 2 um B1未图案化 B2线状 B2方形排列圆孔状 p-Cu,O film 2 um 2 um 4=500 nm 1=500nm 强度10 强度/10 3.0 ■1.4 2 2.0 CuO film 15 0.5 0 0 ZnO NRA ZnO NRA 42 A3 B1 B2 B3 图5图案化法制备异质结太阳能电池.(a)未图案化ZO纳米棒阵列扫描电镜图：(b)线状排列Z0纳米棒阵列扫面电镜图：(c)方形排 列Zn0纳米棒阵列扫描电镜图：(d)未图案化Za01C,0异质结扫描电镜图：(e)线状排列Z0/Cu,0异质结扫面电镜图：(f)方形排列 Zn0/Cu,0异质结扫描电镜图：(g)未图案化、线状排列、方形排列Z0阵列与Zn0/Cu,0异质结的光吸收模拟结果示意图 Fig.5 Heterojunction solar cell fabricated by patterning:(a)top and cross-sectional SEM images of no pattemed ZnO nanorod arrays:(b)top and cross-sectional SEM images of ZnO nanorod arrays with line pattem:(c)top and cross-sectional SEM images of ZnO nanorod arrays with square pat- temn:(d)top and cross-sectional SEM images of ZnO/Cu2O heterojunctions based on no pattemed ZnO nanorod array:(e)top and cross-sectional SEM images of ZnO/Cu,O heterojunctions based on line pattered ZnO nanorod array:(f)top and cross-sectional SEM images of Zn0/Cu,O hetero- junctions based on square patterned Zn nanorod array:(g)simulated cross-sectional optical absorption profiles in different Zn nanorod arrays and Zn0/Cu2O heterojunctions司浩楠等: 图案化氧化锌在能源器件中的应用 种图案化 GaAs 阵列包裹 3，4-乙烯二氧噻吩单体聚合 物( PEDOT) 的三维核壳结构，有效提高了电池电流密 图 5 图案化法制备异质结太阳能电池． ( a) 未图案化 ZnO 纳米棒阵列扫描电镜图; ( b) 线状排列 ZnO 纳米棒阵列扫面电镜图; ( c) 方形排 列 ZnO 纳米棒阵列扫描电镜图; ( d) 未图案化 ZnO /Cu2 O 异质结扫描电镜图; ( e) 线状排列 ZnO /Cu2 O 异质结扫面电镜图; ( f) 方形排列 ZnO /Cu2O 异质结扫描电镜图; ( g) 未图案化、线状排列、方形排列 ZnO 阵列与 ZnO /Cu2O 异质结的光吸收模拟结果示意图 Fig． 5 Heterojunction solar cell fabricated by patterning: ( a) top and cross-sectional SEM images of no patterned ZnO nanorod arrays; ( b) top and cross-sectional SEM images of ZnO nanorod arrays with line pattern; ( c) top and cross-sectional SEM images of ZnO nanorod arrays with square pat￾tern; ( d) top and cross-sectional SEM images of ZnO /Cu2O heterojunctions based on no patterned ZnO nanorod array; ( e) top and cross-sectional SEM images of ZnO /Cu2O heterojunctions based on line patterned ZnO nanorod array; ( f) top and cross-sectional SEM images of ZnO /Cu2O hetero￾junctions based on square patterned ZnO nanorod array; ( g) simulated cross-sectional optical absorption profiles in different ZnO nanorod arrays and ZnO /Cu2O heterojunctions 度和器件性能，达到 4. 11% 的效率． 同年，Kim 等［46］ 利用有序排列的微柱状多晶硅构建异质结太阳能电 池，改善了光吸收和电荷收集效率，最大电池效率达 6. 4% ． 2015 年 Chen 等［47］设计并构建了一种由图案 化 ZnO 纳米棒阵列和 Cu2O 薄膜组成的 ZnO /Cu2O 三 维有序纳米异质结太阳能电池． 该 课 题 组 在 AZO-- ZnO 基底上生长未图案化( A1) 、线状排列( A2) 和方 形排列( A3) 三种 ZnO 纳米棒阵列． 图案化后纳米棒 密度变小而长度变大，如图 5( a) ～ ( c) 所示． A1 为致 密的 ZnO 纳米棒阵列( 约每平方厘米 3. 8 × 109 根) ，长 · 779 ·