太阳能电池及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种太阳能电池及其制备方法，太阳能电池依次包括：导电基板、光阳极、量子点敏化剂、电解液、对电极、透明导电玻璃；所述量子点敏化剂为由CdS量子点层/CuxS壳层组成的量子点结构、或由CdSe量子点层/CuxSe壳层组成的量子点结构、或由CdTe量子点层/CuxTe壳层组成的量子点结构、或为以上量子点结构的任意组合；所述光阳极可以为TiO2纳米层、ZnO纳米层。本发明专利技术所设计制备的太阳能电池，壳层具有比光阳极和量子点层更窄的带隙，可以提高空穴的传输效率，使电子和空穴可以快速地分离，降低电池内部的电荷复合，提高电子收集效率，并且相对于传统CdS量子点层结构具有更宽的吸收光谱及更高的光吸收率，因此，可以有效提高太阳能电池的光电转换效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于太阳能电池领域，具体涉及一种量子点敏化太阳能电池及其制备方法。
技术介绍
太阳能电池作为清洁能源已受到各界的密切关注，在各类新型太阳能电池中，量子点敏化太阳能电池以低成本、制作工艺简单、相对较高的光电转换效率已经成为研究热点，在其传统结构中通常采用CdS量子点层作为量子点敏化剂，并通常采用连续离子层吸附与反应法（successiveioniclayerabsorptionandreaction，SILAR）制备于TiO2纳米薄膜之上；为了进一步提高量子点敏化太阳能电池的光电转换效率，通常对量子点进行掺杂，前案CN103854862A采用连续离子层吸附与反应法（SILAR）将Cu杂质原子掺杂到CdS半导体量子点中作为敏化剂组装成量子点敏化太阳能电池，来提高太阳能电池的性能参数。为了进一步提高量子点敏化太阳能电池的光电转换效率，本专利提出一种新颖的量子点敏化剂结构及其制备方法。
技术实现思路
本专利技术提供了一种太阳能电池及其制备方法，具有新颖的量子点敏化剂结构及其制备方法，可以有效提高太阳能电池的光电转换效率。根据本专利技术的第一个方面，太阳能电池，依次包括：导电基板、光阳极、量子点敏化剂、电解液、对电极、透明导电玻璃，所述量子点敏化剂为由量子点层和壳层组成的量子点结构，所述量子点层为CdS量子点层、CdSe量子点层或CdTe量子点层，所述壳层为CuxS壳层、CuxSe或CuxTe。在一些实施例中，所述量子点敏化剂也可以为由CdSe量子点层/CuxSe壳层组成的量子点结构。在一些实施例中，所述量子点敏化剂也可以为由CdTe量子点层/CuxTe壳层组成的量子点结构。在一些实施例中，所述量子点敏化剂也可以为由CdS量子点层/CuxS壳层组成的量子点结构、由CdTe量子点层/CuxTe壳层组成的量子点结构、由CdTe量子点层/CuxTe壳层组成的量子点结构中的以上所述量子点结构的任意组合。进一步地，所述量子点层的厚度大于壳层的厚度，所述壳层的厚度为0.1~5nm。进一步地，所述CuxS包括CuS、Cu2S；所述CuxSe包括CuSe、Cu2Se；所述CuxTe包括CuTe、Cu2Te。进一步地，所述光阳极为一宽带隙半导体氧化物纳米层，可以为TiO2纳米层、ZnO纳米层。进一步地，所述宽带隙半导体氧化物纳米层的结构可以为纳米线、纳米棒、纳米管、多孔薄膜。根据本专利技术的第二个方面，太阳能电池的制备方法，包括步骤：（1）提供一导电基板；（2）在导电基板上沉积一光阳极，所述光阳极为一宽带隙半导体氧化物纳米层，可以为TiO2纳米层、ZnO纳米层；（3）采用连续离子层吸附与反应法在所述光阳极上制备CdS量子点层、或CdSe量子点层、或CdTe量子点层、或以上量子点层的任意组合；（4）将所述以上结构置于到铜盐溶液中通过反应（CdS+Cu2++Cu+→CuxS+Cd2+、CdSe+Cu2++Cu+→CuxSe+Cd2+、CdTe+Cu2++Cu+→CuxTe+Cd2+），在CdS量子点层上形成CuxS壳层、在CdSe量子点层上形成CuxSe壳层、在CdTe量子点层上形成CuxTe壳层，形成由CdS量子点层/CuxS壳层组成的量子点结构、或由CdSe量子点层/CuxSe壳层组成的量子点结构、或由CdTe量子点层/CuxTe壳层组成的量子点结构、或由以上量子点结构的任意组合作为量子点敏化剂；（5）将沉积有对电极（Pt）的透明导电玻璃与CdS量子点层/CuxS壳层组成的量子点结构、或CdSe量子点层/CuxSe壳层组成的量子点结构、或CdTe量子点层/CuxTe壳层组成的量子点结构、或以上量子点结构的任意组合对贴并填充电解液后封装，完成量子点敏化太阳能电池的组装。进一步地，所述铜盐可以为氯化铜、氯化亚铜、硝酸铜、硝酸亚铜、或其任意组合。本专利技术至少具有以下有益效果：采用本专利技术所述制备方法形成的由CdS量子点层/CuxS壳层组成的量子点结构、或由CdSe量子点层/CuxSe壳层组成的量子点结构、或由CdTe量子点层/CuxTe壳层组成的量子点结构、或由以上量子点结构的任意组合作为量子点敏化剂组装成量子点敏化太阳能电池，壳层具有比光阳极和量子点层更窄的带隙，可以提高空穴的传输效率，使电子和空穴可以快速地分离，降低电池内部的电荷复合，提高电子收集效率，并且相对于传统CdS量子点层结构具有更宽的吸收光谱及更高的光吸收率，因此，可以有效提高太阳能电池的光电转换效率。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。此外，附图是描述概要，不是按比例绘制。图1为实施例1所提供的太阳能电池的示意图。图2为实施例2所提供的太阳能电池的示意图。图3为实施例3所提供的太阳能电池的示意图。图中标示：100：导电基板；101：光阳极；102：量子点敏化剂；102a：CdS量子点层；102b：CuxS壳层；103：电解液；104：对电极；105：透明导电玻璃；200：导电基板；201：光阳极；202：量子点敏化剂；202a：CdSe量子点层；202b：CuxSe壳层；203：电解液；204：对电极；205：透明导电玻璃。300：导电基板；301：光阳极；302：量子点敏化剂；302a：CdTe量子点层；302b：CuxTe壳层；303：电解液；304：对电极；305：透明导电玻璃。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术公开的太阳能电池的优选实施例进行更详细的描述。实施例1如图1所示，本专利技术实施例1所设计制备的太阳能电池的示意图，依次包括：导电基板100、光阳极101、量子点敏化剂102、电解液103、对电极104、透明导电玻璃105。所述导电基板100可以为FTO透明导电玻璃、ITO透明导电玻璃、IZO透明导电玻璃。所述光阳极101为一宽带隙半导体氧化物纳米层，可以为TiO2纳米层、ZnO纳米层，所述宽带隙半导体氧化物纳米层的结构可以为纳米线、纳米棒、纳米管、多孔薄膜。所述量子点敏化剂102为由CdS量子点层102a/CuxS壳层102b组成的量子点结构，所述CuxS包括CuS、Cu2S，所述CdS量子点层的厚度大于CuxS壳层的厚度，所述CuxS壳层的厚度为0.1~5nm，通过控制CdS量子点层与铜盐溶液反应的时间和温度来控制CuxS壳层的厚度。所述电解液103可以为多硫电解液、碘离子有机电解液。所述对电极104可以为铂（Pt）、金（Au）、银（Ag）等金属。所述透明导电玻璃105可以为FTO透明导电玻璃、ITO透明导电玻璃、IZO透明导电玻璃等镀有透明导电氧化物的透明导电玻璃。本专利技术实施例1所设计的太阳能电池的制备方法，包括步骤：（1）提供一导电基板100，并依次用丙酮、乙醇、去离子水超声清洗干净并用氮气吹干；（2）在导电基板100上沉积一光阳极101，所述光阳极101为一宽带隙半导体氧化物纳米层，可以为TiO2纳米层、ZnO纳米层，可采用丝网印刷、旋转涂布等方法沉积而成；（3）采用连续离子层吸附与反应法在所述光阳极101上制备CdS量子点层102a；（4）将所述以上结构置于到铜盐溶液中通过反应（CdS+Cu2++Cu+→CuxS+Cd2+、），本文档来自技高网...

【技术保护点】
太阳能电池，依次包括：导电基板、光阳极、量子点敏化剂、电解液、对电极、透明导电玻璃，其特征在于：所述量子点敏化剂为由量子点层和壳层组成的量子点结构，所述量子点层为CdS量子点层、CdSe量子点层或CdTe量子点层，所述壳层为CuxS壳层、CuxSe或CuxTe。

【技术特征摘要】
1.太阳能电池，依次包括：导电基板、光阳极、量子点敏化剂、电解液、对电极、透明导电玻璃，其特征在于：所述量子点敏化剂为由量子点层和壳层组成的量子点结构，所述量子点层为CdS量子点层、CdSe量子点层或CdTe量子点层，所述壳层为CuxS壳层、CuxSe或CuxTe。2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于：所述量子点敏化剂为由CdS量子点层/CuxS壳层组成的量子点结构、或由CdSe量子点层/CuxSe壳层组成的量子点结构、或由CdTe量子点层/CuxTe壳层组成的量子点结构。3.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于：所述量子点层的厚度大于壳层的厚度。4.根据权利要求3所述的太阳能电池，其特征在于：所述壳层的厚度为0.1~5nm。5.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于：所述CuxS包括CuS、Cu2S，所述CuxSe包括CuSe、Cu2Se，所述CuxTe包括CuTe、Cu2Te。6.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于：所述光阳极为一宽带隙半导体氧化物纳米层。7.根据权利要求6所述的太阳能电池，其特征在于：所述宽带隙半导体氧化物纳米层的结构可以为纳米线、纳米棒、纳米管、多孔薄膜。8.太阳能电池的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：申利莹，谢创宇，林仕尉，潘冠甫，吴超瑜，王笃祥，
申请(专利权)人：天津三安光电有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12