CIS(CuInSe2)是一种典型的多元化合物,CIS薄膜太阳能电池以其吸收系数高,成本低,柔性好,转换效率高等优点而备受广泛的关注。目前共蒸发法制备的CIS(CuInSe2)薄膜太阳能电池效率达到17.1％,但是对其元素配比要求较高,这对制备过程要求较为苛刻。有研究小组通过化学喷涂法制备了CuIn(S2/Se2)与TiO2的复合薄膜,优点主要有以下两点:(1)CIS是一种p型半导体,TiO2是一种n型半导体,这种pn结的引入可以促进光生电子-空穴对的分离。(2)CIS与TiO2复合后降低了对CIS元素配比的要求,从而简化制备工艺,节约成本。但是由于TiO2颗粒层的阻挡,CIS与TiO2纳米颗粒层不能很好的接触,增加光生电子-空穴对的复合,阻碍了复合薄膜的光电性质的提高。所以需要改进制备方法和优化表面界面态,电化学沉积方法能够降低CIS制备工艺并将p型CIS充分的填充于n型TiO2纳米棒阵列间隙,形成接触紧密的核壳结构。这里我们通过水热法在FTO基底上制备了TiO2纳米棒阵列薄膜,采用一步电化学沉积方法在n型TiO2纳米棒阵列间隙填充p型CIS纳米颗粒。研究CIS化学计量比、纳米颗粒层厚度和TiO2纳米棒阵列密度对复合薄膜光电性能的影响,这将对于TiO2纳米棒阵列3D异质结太阳能电池意义深远。　　基于以上考虑,本文主要开展了以下三方面的研究工作:　　(1)采用水热法在FTO导电基底上,180度8h生长垂直于基底的TiO2纳米棒阵列,并用一步电化学沉积方法,将P型CIS层沉积在TiO2纳米棒阵列基底上形成核壳结构的CIS/TiO2纳米棒阵列pn结复合薄膜,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、稳态表面光电压(SPV)对CIS/TiO2复合薄膜及TiO2纳米棒阵列的晶体结构、形貌及光电性质进行了表征和分析。实验结果表明:退火处理后,CIS/TiO2纳米棒阵列复合薄膜的结晶性良好;扫描电子显微镜数据显示p型CIS层和n型TiO2纳米棒阵列形成了很好的核壳复合结构;稳态表面光电压数据说明,CIS/TiO2纳米棒阵列复合薄膜较于CIS/TiO2纳米颗粒层及CIS/FTO薄膜光电性质大幅增强。场调制表面光电压证实了CIS与TiO2之间形成了pn结,从而促进光生电子由CIS向TiO2的注入。　　(2)在电化学沉积过程中,p型CIS颗粒不断的沉积在TiO2阵列间隙,通过调节电化学沉积时间来控制复合薄膜中CIS厚度,通过实验对比讨论了复合薄膜的表面光电压增强原因。　　(3)通过控制TiO2纳米棒阵列生长溶液中的钛源的含量来控制TiO2纳米棒在FTO基底上的生长密度,在不同密度的TiO2纳米棒阵列基底上电沉积CIS时间均为30min形成CIS/TiO2复合薄膜,分别用扫描电子显微镜(SEM)、稳态表面光电压(SPV)、紫外-可见吸收做表征,以研究TiO2纳米棒密度对复合薄膜光电性能的影响。实验结果显示:随着TiO2纳米棒密度的增加,复合薄膜的光电性质逐渐增强。这说明pn结在光生电子-空穴对分离上起到决定性的作用。