一种纳米颗粒及其制备方法与太阳能电池技术

本发明专利技术公开一种纳米颗粒及其制备方法与太阳能电池，方法包括提供油溶性量子点；采用硅烷偶联剂对油溶性量子点进行表面修饰，得到硅烷偶联剂修饰的量子点，所述硅烷偶联剂的通式为YSiX3，其中X为烷氧基，Y为非水解基团，Y中碳链末端含有胺基取代基或巯基取代基；将硅烷偶联剂修饰的量子点与富勒醇混合，使硅烷偶联剂修饰的量子点与富勒醇之间发生交联反应，制备得到所述纳米颗粒。本发明专利技术将制备得到的所述纳米颗粒制备成太阳能电池的光吸收层，不仅可以节省原料，降低成本，而且能够有效改善光吸收层中的光电荷转移效率进而提高电池器件转化效率。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米颗粒及其制备方法与太阳能电池
本专利技术涉及太阳能电池
，尤其涉及一种纳米颗粒及其制备方法与太阳能电池。
技术介绍
太阳能电池是很有前景的可再生能源，有望解决日益加剧的能源危机。量子点太阳能电池属于第三代太阳电池，由于其优异的特性使其能够保持器件性能的同时也能大幅降低太阳能电池的制造成本，因而已成为当前的前沿和热点课题之一。量子点具有独特性质，例如具有带隙可调的特性（如CdSe、PbSe、InAs等量子点），通过调节带隙能够改善量子点的光吸收，改善激发光的能量，也能够使量子点产生较多的电荷载流子。然而量子点太阳能电池面临的一个较大的问题就是如何通过一种有效的方式将量子点产生的电荷载流子快速的被转移到电极端。现有技术主要是利用量子点与带隙较大的金属氧化物半导体材料（TiO2、ZnO、SnO2）进行，受激发的量子点产生的激子电荷转移到金属氧化物纳米颗粒的导带当中进行传输实现电荷的转移。然而在量子点与金属氧化物的界面处，由于界面存在较多的缺陷能级会对量子点内部的光电荷转移产生阻碍效应。因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种纳米颗粒及其制备方法与太阳能电池，旨在解决现有量子点与氧化物的界面处存在较多的缺陷，能级会对量子点内部的光电荷转移产生阻碍效应的问题。本专利技术的技术方案如下：一种纳米颗粒的制备方法，其中，包括步骤：提供油溶性量子点；采用硅烷偶联剂对油溶性量子点进行表面修饰，得到硅烷偶联剂修饰的量子点，所述硅烷偶联剂的通式为YSiX3，其中X为烷氧基，Y为非水解基团，Y中碳链末端含有胺基取代基或巯基取代基；将硅烷偶联剂修饰的量子点与富勒醇混合，使硅烷偶联剂修饰的量子点与富勒醇之间发生交联反应，制备得到所述纳米颗粒。所述的纳米颗粒的制备方法，其中，所述油溶性量子点选自二元相油溶性量子点和三元相油溶性量子点中的一种。所述的纳米颗粒的制备方法，其中，所述油溶性量子点选自二元相油溶性量子点，所述二元相油溶性量子点选自CdSe、CdTe、PbSe、PbS、AgS和HgS中的一种；或所述油溶性量子点选自三元相油溶性量子点，所述三元相油溶性量子点选自PbS/CdS、PbSe/CdSe和CdTe/CdSe中的一种。所述的纳米颗粒的制备方法，其中，所述油溶性量子点的表面含有配体，所述配体选自油酸、油胺、三辛基磷和三辛基氧磷中的一种。所述的纳米颗粒的制备方法，其中，所述硅烷偶联剂选自NH2(CH2)3Si（OCH3）3、NH2(CH2)3Si（OC2H5）3、NH2(CH2)2NH(CH2)3Si（OCH3）3、NH2(CH2)2NH(CH2)3Si（OC2H5）3和SH(CH2)3Si（OC2H5）3中的一种。所述的纳米颗粒的制备方法，其中，采用硅烷偶联剂对油溶性量子点进行表面修饰的步骤中，按所述油溶性量子点与所述硅烷偶联剂的质量与摩尔比为l00mg：（0.5~2mmol），将所述油溶性量子点与所述硅烷偶联剂混合。所述的纳米颗粒的制备方法，其中，所述富勒醇的通式为Cm(OH)n，其中，28≤m≤104，16≤n≤60，n<m。所述的纳米颗粒的制备方法，其中，所述富勒醇为C60(OH)36。所述的纳米颗粒的制备方法，其中，按所述富勒醇与硅烷偶联剂修饰的量子点的质量比为（50~100mg）：（100~200mg）将硅烷偶联剂修饰的量子点与富勒醇混合。一种纳米颗粒，其中，包括量子点和富勒烯，所述量子点与所述富勒烯之间通过硅烷偶联剂相连，所述硅烷偶联剂一端通过-Si-O-基团与所述富勒烯结合，所述硅烷偶联剂的另一端通过胺基或巯基与量子点表面的金属元素结合。一种太阳能电池，所述电池器件包括光吸收层，其中，所述光吸收层的材料为本专利技术所述纳米颗粒。有益效果：本专利技术利用硅烷偶联剂对油溶性量子点进行相转换得到硅烷偶联剂修饰的量子点，然后在对富勒烯进行醇化，最后将适量的硅烷偶联剂修饰的量子点与富勒醇进行混合并发生交联，最终制备得到富勒烯包覆的量子点纳米颗粒。将制备得到的所述纳米颗粒制备成太阳能电池的光吸收层，不仅可以节省原料，降低成本，而且能够有效改善光吸收层中的光电荷转移效率进而提高电池器件转化效率。附图说明图1为本专利技术提供的一种纳米颗粒的制备方法实施方式的流程图。图2为(MS(CH2)3SiO3)12C60的结构式。具体实施方式本专利技术提供一种纳米颗粒及其制备方法与太阳能电池，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。请参阅图1，图1为本专利技术提供的一种纳米颗粒的制备方法实施方式的流程图，如图所示，其包括步骤：100、提供油溶性量子点；200、采用硅烷偶联剂对油溶性量子点进行表面修饰，得到硅烷偶联剂修饰的量子点，所所述硅烷偶联剂的通式为YSiX3，其中X为烷氧基，Y为非水解基团，Y中碳链末端含有胺基取代基或巯基取代基；300、将硅烷偶联剂修饰的量子点与富勒醇混合，使硅烷偶联剂修饰的量子点与富勒醇之间发生交联反应，制备得到所述纳米颗粒。现有量子点与金属氧化物的界面处，由于界面存在较多的缺陷，能级会对量子点内部的光电荷转移产生阻碍效应。为了解决现有技术存在的上述问题，本专利技术主要改进之处在于：利用富勒烯、硅烷偶联剂和量子点制备得到纳米颗粒。具体为：首先利用硅烷偶联剂对油溶性量子点进行表面修饰，通过相转换得到硅烷偶联剂修饰的量子点，然后在对富勒烯进行醇化，最后将适量的硅烷偶联剂修饰的量子点与富勒醇进行混合并发生交联，最终制备得到富勒烯包覆的量子点纳米颗粒。将制备得到的所述纳米颗粒制备成太阳能电池的光吸收层，光吸收层受激发产生的光电荷能够快速的转移到电极处，进而提高电池器件的能量转换效率。下面对本专利技术纳米颗粒实现电荷快速转移的原理进行详细说明。富勒烯具有较好的电负性，是由于富勒烯的最低未占据分子轨道（LUMO）是三重简并的tlu态使得富勒烯具有较高电负性，能够很好的接受空穴减弱富勒烯的电负性；它能够接受电子而形成带负电子的阴离子。高度的结构对称性与分子轨道简并度结合起来，使得富勒烯分子具有非常丰富的氧化还原性质。硅烷偶联剂不仅具有分子桥的作用，能够有效的使量子点与富勒烯进行交联起来，由于硅烷偶联剂的交联能够有效的使量子点金属纳米颗粒和富勒烯进行接触，同时也能够使量子点与富勒烯之间形成有效的欧姆接触，从而有效的降低了量子点与富勒烯接触点的电压降。量子点在受光激发后能够产生电子空穴对，由于富勒烯具有氧化还原特性同时又因硅烷偶联剂对两者的结合所产生的欧姆接触能够快速有效的将电子和空穴转移到电极端，从而提高器件的光电转换效率。步骤100中，本专利技术可以通过现有常规方法制备得到所述油溶性量子点，也可以通过购买得到所述油溶性量子点。其中所述油溶性量子点的发射波长大于650nm，且所述油溶性量子点的发射波长越长，其相应的波尔半径越大，越容易产生激子分离。优选的，所述油溶性量子点选自二元相油溶性量子点和三元相油溶性量子点中的一种。作为举例，所述二元相油溶性量子点选自CdSe、CdTe、PbSe、PbS、AgS和HgS等中的一种，所述三元相油溶性量子点选自PbS/CdS、PbSe/CdS本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米颗粒的制备方法，其特征在于，包括步骤：提供油溶性量子点；采用硅烷偶联剂对油溶性量子点进行表面修饰，得到硅烷偶联剂修饰的量子点，所述硅烷偶联剂的通式为YSiX3，其中X为烷氧基，Y为非水解基团，Y中碳链末端含有胺基取代基或巯基取代基；将硅烷偶联剂修饰的量子点与富勒醇混合，使硅烷偶联剂修饰的量子点与富勒醇之间发生交联反应，制备得到所述纳米颗粒。

【技术特征摘要】
1.一种纳米颗粒的制备方法，其特征在于，包括步骤：提供油溶性量子点；采用硅烷偶联剂对油溶性量子点进行表面修饰，得到硅烷偶联剂修饰的量子点，所述硅烷偶联剂的通式为YSiX3，其中X为烷氧基，Y为非水解基团，Y中碳链末端含有胺基取代基或巯基取代基；将硅烷偶联剂修饰的量子点与富勒醇混合，使硅烷偶联剂修饰的量子点与富勒醇之间发生交联反应，制备得到所述纳米颗粒。2.根据权利要求1所述的纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述油溶性量子点选自二元相油溶性量子点和三元相油溶性量子点中的一种。3.根据权利要求2所述的纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述油溶性量子点选自二元相油溶性量子点，所述二元相油溶性量子点选自CdSe、CdTe、PbSe、PbS、AgS和HgS中的一种；或所述油溶性量子点选自三元相油溶性量子点，所述三元相油溶性量子点选自PbS/CdS、PbSe/CdSe和CdTe/CdSe中的一种。4.根据权利要求1所述的纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述油溶性量子点的表面结合有配体，所述配体选自油酸、油胺、三辛基磷和三辛基氧磷中的一种。5.根据权利要求1所述的纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂选自NH2(CH2)3Si（OCH3）3、NH2(CH2)3Si（OC2H5）3、NH2(CH2)2NH(CH2)3Si（OCH3）3、NH2(CH2)2NH(CH2)3Si（OC2H5）3和SH(CH2)3Si（OC2H5）3中的一种。6.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：程陆玲，杨一行，
申请(专利权)人：TCL集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44