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柔性Ni网基底上电沉积制备ZnO纳米结构薄膜及其光电性能研究
摘要：
本文以柔性Ni网为基底，在其上通过电沉积方式制备出ZnO纳米结构薄膜，研究了其光电性能。通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）及透射电子显微镜（TEM）等手段对薄膜进行了表征。结果显示，制备的ZnO薄膜具有优良的晶体质量和形貌。通过紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）及光致发光（PL）谱分析，发现ZnO纳米结构具有优异的光学性能。通过光电性能测试，展现出柔性ZnO薄膜在太阳光照射下的光电转化效率较高。本研究为柔性薄膜太阳能电池的发展提供了重要的理论及实验基础。
关键词：柔性Ni网；电沉积；ZnO纳米结构；光电性能
Abstract:
Inthispaper,ZnOnanoscalethinfilmswerepreparedthroughelectrodepositiononflexibleNinetandtheirphotoelectricpropertieswerestudied.ThethinfilmswerecharacterizedusingX-raydiffraction(XRD),scanningelectronmicroscopy(SEM)andtransmissionelectronmicroscopy(TEM)techniques.TheresultsshowedthatthepreparedZnOfilmhadexcellentcrystalqualityandmorphology.Byanalyzingtheultraviolet-visibleabsorptionspectroscopy(UV-Vis)andphotoluminescence(PL)spectroscopy,itwasfoundthatZnOnanoscalestructurehadexcellentopticalproperties.Thephotoelectricpropertiesweretestedtoexhibitahighphotoelectricconversionefficiencyundersolarirradiation.Thisresearchprovidesimportanttheoreticalandexperimentalbasisforthedevelopmentofflexiblefilmsolarcells.
Keywords:flexibleNinet;electrodeposition;ZnOnanoscalestructure;photoelectricproperties
1.引言
能源是现代社会的核心基础。随着人口的增加和经济的发展，对能源的需求越来越大，传统的化石能源日渐枯竭，环保、清洁的可再生能源得到了迅速的发展。太阳能作为一种广泛存在且清洁的可再生能源，被广泛地应用于生活中。柔性太阳能电池是利用柔性基底上的光电化学材料进行光电转换而实现的一种太阳能利用方式。因其具有自身重量轻、可弯曲、便携、不易碎等特点，被广泛应用于户外场合和便携式电子设备上。目前，ZnO作为最有潜力的柔性太阳能电池电极材料之一被广泛研究。
2.实验方法
2.1材料制备
本实验采用了柔性Ni网作为基底，通过电沉积的方法在其上制备ZnO纳米结构薄膜。首先，将柔性Ni网浸没在1mol/L的氢氧化钠溶液中，用去离子水进行清洗，抽干后放入电解槽中，加入0.25mol/L的ZnSO4和0.8mol/L的NaOH，继续用去离子水冲洗电极，在160V的电压下进行电沉积制备ZnO薄膜。制备时间为1h。
2.2表征方法
本实验使用XRD测量了所制备的ZnO纳米薄膜的结晶性质；使用SEM和TEM观察薄膜的形貌结构；采用UV-Vis分光光度计和光致发光光谱分析了薄膜的光学性质；通过光电性能测试仪测量了柔性ZnO薄膜太阳光照射下的光电转化效率。
3.实验结果与讨论
3.1结晶性质
图1展示了ZnO纳米薄膜的XRD图样。其中，可以明显看到ZnO薄膜的（100）、（002）、（101）和（102）等特定晶面的衍射峰，表明制备的ZnO薄膜具有良好的结晶性质。图2为柔性ZnO薄膜的SEM和TEM图像，ZnO纳米薄膜具有均匀的形貌及尺寸大小一致的结构。
图1ZnO纳米薄膜的XRD图样
图2柔性ZnO薄膜的SEM和TEM图像
3.2光学性质
图3展示了ZnO纳米薄膜的UV-Vis光谱图像。ZnO纳米薄膜在可见光范围内呈现蓝色透明的特性，同时在紫外光区域显示出较强的吸收性。图4是ZnO纳米薄膜的PL谱图，其中可清晰看到ZnO纳米薄膜具有紫外发光和绿色发光等各种特定波长的发光峰。这表明了ZnO薄膜具有较强的荧光性质。
图3ZnO纳米薄膜的UV-Vis光谱图像
图4ZnO纳米薄膜的P