复合膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种复合膜，包括依次层叠设置的第一富勒烯层、金属氧化物层、第二富勒烯层、量子点层和第三富勒烯层，第一富勒烯层、所述第二富勒烯层、第三富勒烯层的材料均为富勒烯，金属氧化物层的材料为金属氧化物纳米颗粒，量子点层的材料为量子点，且第一富勒烯层和金属氧化物层、金属氧化物层和第二富勒烯层、第二富勒烯层和量子点层、量子点层和第三富勒烯层均通过硅烷偶联剂修饰层交联结合，形成由交联体组成的交联界面，交联体的通式为M@(NH‑R‑SiO3)nCm或M@(SH‑R‑SiO3)nCm，其中，@表示交联结合，M为金属氧化物中的金属或量子点中的金属，Cm为富勒烯，R选自烃基或烃基衍生物，n＜m。

【技术实现步骤摘要】
复合膜及其制备方法和应用
本专利技术属于复合膜
，尤其涉及一种复合膜及其制备方法和应用。
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，优异的特性使其保持器件性能的同时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。相比于体相材料，量子点具有带隙可调的特性，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。然而针对量子点太阳能电池，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转移到电极端。现有的技术主要是利用量子点与带隙较大氧化物半导体材料(TiO2、ZnO、SnO2)复合，受激发的量子点产生的激子电荷转移到电荷较少的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，量子点与金属电极之间的光电荷转移同样存在界面势垒的问题，因此现有技术有待改进。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种复合膜及其制备方法，旨在解决现有量子点太阳能电池中，量子点与氧化物的界面处存在缺陷能级会对量子点内部的光电荷转移产生阻碍效应，以及量子点与金属电极之间存在界面势垒的问题。本专利技术的另一目的在于提供一种含上述复合膜的量子点光伏电池。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种复合膜，包括依次层叠设置的第一富勒烯层、金属氧化物层、第二富勒烯层、量子点层和第三富勒烯层，所述第一富勒烯层、所述第二富勒烯层、所述第三富勒烯层的材料均为富勒烯，所述金属氧化物层的材料为金属氧化物纳米颗粒，所述量子点层的材料为量子点，且所述第一富勒烯层和所述金属氧化物层、所述金属氧化物层和所述第二富勒烯层、所述第二富勒烯层和所述量子点层、所述量子点层和所述第三富勒烯层均通过硅烷偶联剂修饰层交联结合，形成由交联体组成的交联界面，所述交联体的通式为M@(NH-R-SiO3)nCm或M@(SH-R-SiO3)nCm，其中，@表示交联结合，M为所述金属氧化物中的金属或所述量子点中的金属，Cm为富勒烯，R选自烃基或烃基衍生物，n＜m。相应的，一种复合膜的制备方法，包括以下步骤：提供富勒醇、硅烷偶联剂、金属氧化物纳米颗粒溶液和量子点溶液，将所述富勒醇与硅烷偶联剂混合后脱水，制备得到硅烷偶联剂修饰的富勒烯，其中，所述金属氧化物纳米颗粒溶液、所述量子点溶液呈碱性，所述硅烷偶联剂修饰的富勒烯的通式为(NH2-R-SiO3)nCm或(SH2-R-SiO3)nCm；将所述硅烷偶联剂修饰的富勒烯沉积成膜，得到硅烷偶联剂修饰的第一富勒烯固态膜；在所述硅烷偶联剂修饰的第一富勒烯固态膜上沉积金属氧化物纳米颗粒溶液，第一退火处理，制备金属氧化物固态膜，且所述金属氧化物固态膜与所述硅烷偶联剂修饰的第一富勒烯固态膜通过硅烷偶联剂交联结合；在所述金属氧化物固态膜上沉积硅烷偶联剂修饰的富勒烯，得到硅烷偶联剂修饰的第二富勒烯固态膜；在所述硅烷偶联剂修饰的第二富勒烯固态膜上沉积量子点溶液，第二退火处理，制备量子点固态膜，且所述量子点固态膜与所述硅烷偶联剂修饰的第二富勒烯固态膜通过硅烷偶联剂交联结合；在所述量子点固态膜上沉积硅烷偶联剂修饰的富勒烯，得到硅烷偶联剂修饰的第三富勒烯固态膜。以及，一种量子点光伏电池，包括层叠结合的阳极、光吸收功能层和阴极，其中，所述光吸收功能层上述的复合膜。本专利技术提供的复合膜，含有穿插设置在富勒烯层中的金属氧化物层和量子点层，且所述金属氧化物层与所述富勒烯层、所述量子点层与所述富勒烯层通过硅烷偶联剂修饰层交联结合，形成由交联体组成的交联界面。一方面，所述富勒烯较强的导电性(电子迁移率较高)能够进行快速的电荷转移，提高光电荷转移效率。将金属氧化物层和量子点层穿插设置在富勒烯层中，属于第三代半导体的所述富勒烯在与金属接触时界面处会产生明显的肖特基势垒效应，不仅具有整流的效果而且还能够改善电荷的转移速度，在与半导体(量子点、金属氧化物)进行接触时，界面处能够产生明显的欧姆效应降低界面电阻，更有利于光电荷的转移。另一方面，所述硅烷偶联剂修饰层中的硅烷偶联剂不仅起到分子桥的作用，使纳米颗粒和金属氧化物纳米颗粒之间进行交联，而且由于硅烷偶联的处在富勒烯与半导体(量子点、金属氧化物)、电极之间产生欧姆接触和肖特基接触的几率较大，更加有利于器件的性能的改善。本专利技术在量子点层与金属氧化物层之间引入富勒烯层，可以改善电荷的快速转移；同时，量子点层与电极之间分别引入富勒烯层，从而形成欧姆接触，降低界面电阻，进而快速进行电荷传导。本专利技术提供的复合膜的制备方法，只需在硅烷偶联剂修饰的第一富勒烯固态膜上依次金属氧化物层、硅烷偶联剂修饰的第二富勒烯固态膜、量子点层和硅烷偶联剂修饰的第三富勒烯固态膜，通过所述硅烷偶联剂将相邻的膜层交联。该方法操作简单，并且可以采用溶液加工法如印刷、涂布的方法成膜，不仅节省原料降低成本，而且用于制备光伏器件时，在量子点层与金属氧化物层之间引入富勒烯层，可以改善电荷的快速转移；同时，量子点层与电极之间分别引入富勒烯层，从而形成欧姆接触，降低界面电阻，进而快速进行电荷传导。本专利技术提供的量子点光伏电池，在量子点层与金属氧化物层之间引入富勒烯层，可以改善电荷的快速转移；同时，量子点层与电极之间分别引入富勒烯层，从而形成欧姆接触，降低界面电阻，进而快速进行电荷传导。附图说明图1是本专利技术实施例1制备的复合膜的结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。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。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。本专利技术实施例提供了一种复合膜，包括依次层叠设置的第一富勒烯层、金属氧化物层、第二富勒烯层、量子点层和第三富勒烯层，所述第一富勒烯层、所述第二富勒烯层、所述第三富勒烯层的材料均为富勒烯，所述金属氧化物层的材料为金属氧化物纳米颗粒，所述量子点层的材料为量子点，且所述第一富勒烯层和所述金属氧化物层、所述金属氧化物层和所述第二富勒烯层、所述第二富勒烯层和所述量子点层、所述量子点层和所述第三富勒烯层均通过硅烷偶联剂修饰层交联结合，形成由交联体组成的交联界面，所述交联体的通式为M@(NH-R-SiO3)nCm或M@(SH-R-SiO3)nCm，其中，@表示交联结合，M为所述金属氧化物中的金属或所述量子点中的金属，Cm为富勒烯，R选自烃基或烃基衍生物，n＜m。本专利技术实施例提供的复合膜，含有穿插设置在富勒烯层中的金属氧化物层和量子点层，且所述金属氧化物层与所述富勒烯层、所述量子点层与所述富勒烯层通过硅烷偶联剂修饰层交联结合，形成由交联体组成的交联界面。一方面，所述富勒烯较强的导电性(电子迁移率较高)能够进行快速的电荷转移，提高光电荷转移效率。将金属氧化物层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合膜，其特征在于，包括依次层叠设置的第一富勒烯层、金属氧化物层、第二富勒烯层、量子点层和第三富勒烯层，所述第一富勒烯层、所述第二富勒烯层、所述第三富勒烯层的材料均为富勒烯，所述金属氧化物层的材料为金属氧化物纳米颗粒，所述量子点层的材料为量子点，且所述第一富勒烯层和所述金属氧化物层、所述金属氧化物层和所述第二富勒烯层、所述第二富勒烯层和所述量子点层、所述量子点层和所述第三富勒烯层均通过硅烷偶联剂修饰层交联结合，形成由交联体组成的交联界面，所述交联体的通式为M@(NH‑R‑SiO3)nCm或M@(SH‑R‑SiO3)nCm，其中，@表示交联结合，M为所述金属氧化物中的金属或所述量子点中的金属，Cm为富勒烯，R选自烃基或烃基衍生物，n＜m。

【技术特征摘要】
1.一种复合膜，其特征在于，包括依次层叠设置的第一富勒烯层、金属氧化物层、第二富勒烯层、量子点层和第三富勒烯层，所述第一富勒烯层、所述第二富勒烯层、所述第三富勒烯层的材料均为富勒烯，所述金属氧化物层的材料为金属氧化物纳米颗粒，所述量子点层的材料为量子点，且所述第一富勒烯层和所述金属氧化物层、所述金属氧化物层和所述第二富勒烯层、所述第二富勒烯层和所述量子点层、所述量子点层和所述第三富勒烯层均通过硅烷偶联剂修饰层交联结合，形成由交联体组成的交联界面，所述交联体的通式为M@(NH-R-SiO3)nCm或M@(SH-R-SiO3)nCm，其中，@表示交联结合，M为所述金属氧化物中的金属或所述量子点中的金属，Cm为富勒烯，R选自烃基或烃基衍生物，n＜m。2.如权利要求1所述的复合膜，其特征在于，所述金属氧化物纳米颗粒为p型半导体氧化物。3.如权利要求2所述的复合膜，其特征在于，所述p型半导体氧化物选自中TiO2、ZnO和SnO2的至少一种。4.如权利要求1-3任一项所述的复合膜，其特征在于，所述金属氧化物纳米颗粒的粒径小于10nm。5.如权利要求1-3任一项所述的复合膜，其特征在于，所述金属氧化物纳米颗粒层的厚度为10-40nm；和/或所述量子点层的厚度为30-100nm；和/或所述第一富勒烯层的厚度为0.5-5nm；和/或所述第二富勒烯层的厚度为0.5-5nm；和/或所述第三富勒烯层的厚度为0.5-5nm。6.如权利要求1-3任一项所述的复合膜，其特征在于，所述R选自-(CH2)3-、-(CH2)2-、-(CH2)2NH(CH2)3-、-(CH2)3NH(CH2)3-中的至少一种。7.一种复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：提供富勒醇、硅烷偶联剂、金属氧化物纳米颗粒溶液和量子点溶液，将所述富勒醇与硅烷偶联剂混合后脱水，制备得到硅烷偶联剂修饰的富勒烯，其中，所述金属氧化物纳米颗粒溶液、所述量子点溶液呈碱性，所述硅烷偶联剂修饰的富勒烯的通式为(NH2-R-SiO3)nCm或(SH2-R-SiO3)nCm；将所述硅烷偶联剂修饰的富勒烯沉积成膜，得到硅烷偶联剂修饰的第一富勒烯固态膜；在所述硅烷偶联剂修饰的第一富勒烯固态膜上沉积金属氧化物纳米颗粒溶液，第一退火处理，制备金属氧化物固态膜，且所述金属氧化物固态膜与所述硅烷偶联剂修饰的第一富勒烯固...

【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