ZnO是Ⅱ-Ⅵ族氧化物半导体材料,属六方纤锌矿结构。ZnO晶胞中,四配位的O2-和Zn2+组成的交替平面沿着c轴堆积,使得ZnO具有良好的压电特性和热电特性。ZnO的禁带宽度在室温下为3.37 eV,适合作为短波长的光电器件材料。激子束缚能为60 meV,可以实现室温下的激子受激发光。通过掺杂的ZnO薄膜既具有良好的导电性,在可见光区域又有很高的透射率,可以在太阳能电池中用作窗口材料和透明电极。尤其ZnO的纳米结构在制备纳米光电子器件方面有很好的应用价值,且制备工艺简单,原料丰富无毒。因此ZnO是一种具有重要研究价值的材料。本文通过水热法和化学气相沉积(CVD)法在不锈钢丝网表面制备了ZnO纳米结构,主要研究了其光学及其润湿性能。另外,本文还研究了溅射功率、衬底温度和氢气掺杂比对Al掺杂ZnO(AZO)透明薄膜电学性能的影响,并探讨了具有陷光结构AZO薄膜对硅薄膜太阳能电池的作用。主要内容如下:(一)随着经济的迅速发展而导致日益严重的油污染,而传统的油水分离技术由于其较低的分离效率、较高的成本等缺点,人们迫切需要一种有效的油水分离技术。利用具备超疏水和超亲水性能的材料进行油水分离是目前的一个研究热点。本文采用水热法,将溅射了一层Al的不锈钢丝网垂直放入装有六水合硝酸锌和六亚甲基四胺混合溶液的高压反应釜中,在温度为90℃的环境中下反应2 h,从而在不锈钢丝网的表面制备了均匀致密的ZnO纳米片阵列。样品的光致发光(PL)光谱表明,随着反应时间的增加,样品的结晶质量变好。把样品浸泡在硬脂酸的乙醇溶液中10 h,最后制备样品表面的水接触角高达156°,油接触角为0°,并且油滴可以很容易的穿过滤网。制备的ZnO纳米片构成的粗糙表面和原始不锈钢丝网的尺寸对滤网的超疏水性能有重要的影响,当不锈钢丝网的尺寸为75μm时,滤网具有最大的水接触角。实验中用了四种油水混合物,制备的滤网均能实现油水分离,其中对于柴油的分离效率高达95.3%。(二)超疏(亲)水或超疏(亲)油仍然是一种单一性质的润湿表面,通过赋予材料表面不同润湿性的可逆转换功能,可以实现更多更有趣的应用。利用cvd法,在溅射了金膜的不锈钢丝网上制备了致密的zno纳米线阵列,制备的zno纳米线阵列具有良好的c轴取向,排列整齐、均匀。zno纳米线的光致发光谱表明,随着纳米线直径的增加,样品的结晶性能变好。制备的样品在黑暗中储存一段时间后,不需要经过低表面能物质修饰,其表面的水接触角为157°,在用紫外光照射后,制备的样品表面由超疏水转变为超亲水,水接触角为0°,水可以容易的穿过制备的样品。进一步的实验发现,通过黑暗储存和紫外光照射的交替变化,表面的润湿性也会变化,并且这个过程是可逆的。原因在于zno是一种光响应材料,在紫外光的照射下,水很容易被吸附在表面产生的氧空穴上,样品从而表现出了亲水性。当样品在黑暗中储存时,吸附在表面氧空穴处的羧基最终被空气中氧原子替代,样品最终由超亲水又转换成超疏水。制备的样品除了具备超疏水性外,还具有超亲油性,可以用于油水分离,对于柴油的分离效率为97%。此外,还利用两步法在al基底上制备了高质量的zno纳米线阵列,其具有更好的形貌,更短的润湿性转化时间。(三)通过磁控溅射法,在不同的溅射条件下,在玻璃基底上制备了azo薄膜,发现在温度、功率、氢气掺杂比分别为为300℃、200w、8%时制备的azo薄膜具有最低的电阻率和方块电阻,且透射率超过85%。制备具有陷光结构的azo薄膜是提高硅薄膜太阳能电池的一种有效方法,具有陷光结构的太阳能电池可以使入射光发生散射,增加入射光的光程,从而增加光的吸收,提高太阳能电池的效率。通过在玻璃基底上溅射一层al薄膜,分别采用草酸和磷酸作为电解液,然后利用阳极氧化法制备出具有不同孔径的多孔氧化铝模板,在扩孔后用氢氟酸直接进行化学刻蚀,在玻璃表面上刻蚀出两种不同尺寸的粗糙结构。相对于在光滑玻璃基底上,在用磷酸作为电解液制备的具有粗糙结构的玻璃基底上制备的n-i-p太阳能电池的转换效率由4.53%增加到5.03%。另外在刻蚀出粗糙结构的玻璃上利用上面最佳条件溅射一层azo薄膜,从而制备出了具有陷光结构的azo薄膜,其透射率超过80%,相对于光滑玻璃,透射率没有明显的下降,可用于提高p-i-n硅薄膜太阳能电池的转化效率。