一種可調(diào)諧寬光譜響應(yīng)的復(fù)合量子點(diǎn)敏化光電極的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種可調(diào)諧寬光譜響應(yīng)的復(fù)合量子點(diǎn)敏化光電極的制備方法，采用連續(xù)離子層吸附與反應(yīng)法，以一定摩爾濃度(0.01～1M)的陽(yáng)離子源(Pb2+、Cd2+和Zn2+甲醇溶液)和陰離子源(S2?甲醇/水混合溶液)為前驅(qū)液，在膜厚為2～20微米的寬帶隙氧化物多孔薄膜上，依次沉積適量的(Pb,Cd)S、CdS、ZnS量子點(diǎn)，制備復(fù)合量子點(diǎn)敏化光電極。本方法可通過(guò)調(diào)節(jié)陽(yáng)離子源中Cd2+和Pb2+的摩爾濃度比調(diào)諧光譜響應(yīng)；且CdS將有效鈍化PbS量子點(diǎn)表面缺陷態(tài)以抑制載流子復(fù)合。本發(fā)明的復(fù)合量子點(diǎn)敏化光電極能夠?qū)崿F(xiàn)可調(diào)諧寬光譜響應(yīng)、快速電荷傳輸以及高效電荷收集，從而獲得高性能量子點(diǎn)光伏器件。
【專利說(shuō)明】
一種可調(diào)諧寬光譜響應(yīng)的復(fù)合量子點(diǎn)敏化光電極的制備方法 一、
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能電池光電極薄膜制備技術(shù)，具體地說(shuō)是一種可調(diào)諧寬光譜 響應(yīng)的復(fù)合量子點(diǎn)敏化光電極的制備方法，屬于太陽(yáng)能電池薄膜技術(shù)領(lǐng)域。 二、
【背景技術(shù)】
[0002] 量子點(diǎn)（Quantum Dot，QD)是一種三維方向尺寸均小于相應(yīng)物質(zhì)塊體材料激子德 布羅意波長(zhǎng)的準(zhǔn)零維納米結(jié)構(gòu)，一般介于1~l〇nm之間。常用的量子點(diǎn)是由II-VI族或III-V 族元素組成的窄帶隙半導(dǎo)體。而當(dāng)半導(dǎo)體顆粒達(dá)到納米尺寸，成為量子點(diǎn)之后，就會(huì)產(chǎn)生許 多有別于體材料的奇異特性，例如量子尺寸效應(yīng)、多激子產(chǎn)生效應(yīng)等。這些獨(dú)特的性質(zhì)使量 子點(diǎn)在太陽(yáng)能、顯示等光電領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。特別地，作為光敏材料的量子點(diǎn)與有機(jī)染 料、鈣鈦礦材料等相比，具有光譜易調(diào)、性能穩(wěn)定等明顯優(yōu)勢(shì)，且量子點(diǎn)太陽(yáng)能電池的理論 效率高達(dá)44%，能夠突破傳統(tǒng)單結(jié)PN結(jié)太陽(yáng)能電池的Shockley-Queisser極限（31% )，彰顯 了其在第三代太陽(yáng)能電池中的巨大潛力。早在1982年，美國(guó)新能源國(guó)家實(shí)驗(yàn)室Nozik教授等 人就首次提出可將量子點(diǎn)作為光敏劑應(yīng)用于太陽(yáng)能電池，并于1998年成功制備InP量子點(diǎn) 敏化T i 〇2光電極。近年來(lái)，基于量子點(diǎn)敏化光電極的太陽(yáng)能電池受到廣泛研究。如北京科技 大學(xué)公開(kāi)了一種CcU-xMnxSe量子點(diǎn)太陽(yáng)能電池的制備方法（申請(qǐng)?zhí)?CN201410315476.4);華 僑大學(xué)公開(kāi)了一種量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)能電池對(duì)電極的制備方法（申請(qǐng)?zhí)枺?CN201510999618.8)。目前，量子點(diǎn)太陽(yáng)能電池的效率記錄值已突破10%(J.Du et al， J.Am.Chem.Soc.2016，138,42(n-4209)。
[0003]作為太陽(yáng)能電池中的核心部分，光電極的光譜響應(yīng)范圍直接影響器件的光子捕獲 能力。眾所周知，太陽(yáng)光譜的波長(zhǎng)范圍為0.3~2.5wn，其中，紅外光波段約占總太陽(yáng)光譜能 量的40%。而常用的CdS、CdSe等量子點(diǎn)的光譜吸收僅局限在可見(jiàn)光區(qū)域，造成紅外光譜能 量的嚴(yán)重浪費(fèi)。故研究者們?cè)絹?lái)越熱衷于研制可見(jiàn)至近紅外光寬光譜響應(yīng)量子點(diǎn)光伏器 件。選擇合適的量子點(diǎn)敏化劑，實(shí)現(xiàn)器件光譜響應(yīng)與太陽(yáng)光譜的良好匹配以充分利用紅外 光，將有望大幅提高太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。硫化鉛(PbS)具有很窄的禁帶寬度(體材 料為0.41eV)和很高的吸收系數(shù)（1~SXIOYhT 1)，可以輕松將吸光范圍拓展至近紅外光波 段。許多研究也已證實(shí)基于PbS量子點(diǎn)的光伏器件確實(shí)能夠獲得良好的器件性能，特別是出 眾的光電流密度（J.W.Lee at al，Sci.Rep.2013,3，1050;X.Z.Lan et al， Adv .Mater. 2015，28，299-304.)。然而，作為一種極具應(yīng)用前景的敏化劑，PbS量子點(diǎn)表面缺 陷態(tài)密度很高，造成器件內(nèi)部載流子復(fù)合嚴(yán)重。因此，探索有效方法對(duì)PbS量子點(diǎn)光譜響應(yīng) 進(jìn)行調(diào)控，提高光子捕獲能力;并進(jìn)一步鈍化量子點(diǎn)表面缺陷態(tài)，抑制載流子復(fù)合，最終制 備兼具寬光譜響應(yīng)、快速電荷傳輸以及高效電荷收集能力的光電極，對(duì)于提高量子點(diǎn)光伏 器件性能具有重要意義。 三、

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種可調(diào)諧寬光譜響應(yīng)的復(fù)合量子點(diǎn)敏化光電極的制備方 法，增強(qiáng)光伏器件的光子捕獲能力，并降低器件內(nèi)部載流子復(fù)合，最終提高太陽(yáng)能電池的光 電轉(zhuǎn)換效率。本發(fā)明采用連續(xù)離子層吸附與反應(yīng)(SILAR)法，具有成本低、工藝簡(jiǎn)單、易工業(yè) 化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。
[0005] 本發(fā)明可調(diào)諧寬光譜響應(yīng)的復(fù)合量子點(diǎn)敏化光電極的制備方法，是通過(guò)SILAR法 制備，包括如下步驟：
[0006] 1、將寬帶隙氧化物薄膜依次浸潤(rùn)在陽(yáng)離子源前驅(qū)液和陰離子源前驅(qū)液中，為一次 SILAR循環(huán)，重復(fù)SILAR循環(huán)1~25次，獲得(Pb，Cd)S量子點(diǎn)（即PbS和CdS混合量子點(diǎn)）。
[0007] 所述陽(yáng)離子源前驅(qū)液為Pb2+和Cd2+的甲醇溶液，Pb 2+和Cd2+的摩爾比為0.01~100: 1，陽(yáng)離子源前驅(qū)液中Pb2+和Cd 2+的總濃度為0.01~1M;所述陰離子源前驅(qū)液為S2-的甲醇和 水混合溶液，其中sh的濃度為0.01~1M，甲醇和水的體積比為0.1~10:1。
[0008] 進(jìn)一步地，所述陽(yáng)離子源前驅(qū)液為乙酸鉛(Pb(CH3COO)2)或硝酸鉛(Pb(N〇3) 2)與乙 酸鎘(Cd(CH3COO)2)或硝酸鎘(Cd(N0 3)2)的甲醇溶液;所述陰離子源前驅(qū)液為似以的甲醇和 水混合溶液。
[0009] 每次SILAR循環(huán)過(guò)程中，浸潤(rùn)在陽(yáng)離子源前驅(qū)液和陰離子源前驅(qū)液中的時(shí)間分別 控制在1~5分鐘，每次浸潤(rùn)后均對(duì)薄膜進(jìn)行甲醇沖洗、空氣吹干。
[0010] 2、將步驟1獲得的薄膜依次浸潤(rùn)在陽(yáng)離子源前驅(qū)液和陰離子源前驅(qū)液中，為一次 SILAR循環(huán)，重復(fù)SILAR循環(huán)1~15次，獲得CdS量子點(diǎn)。
[0011] 所述陽(yáng)離子源前驅(qū)液為〇.〇1~1M Cd2+的甲醇溶液;所述陰離子源前驅(qū)液為S2-的 甲醇和水混合溶液，其中sh的濃度為0.01~1M，甲醇和水的體積比為0.1~10:1。
[0012] 進(jìn)一步地，所述陽(yáng)離子源前驅(qū)液為Cd(CH3COO)2或(Cd(N0 3)2)的甲醇溶液;所述陰 離子源前驅(qū)液為他以的甲醇和水混合溶液。
[0013] 每次SILAR循環(huán)過(guò)程中，浸潤(rùn)在陽(yáng)離子源前驅(qū)液和陰離子源前驅(qū)液中的時(shí)間分別 控制在1~5分鐘，每次浸潤(rùn)后均對(duì)薄膜進(jìn)行甲醇沖洗、空氣吹干。
[0014] 3、將步驟2獲得的薄膜依次浸潤(rùn)在陽(yáng)離子源前驅(qū)液和陰離子源前驅(qū)液中，為一次 SILAR循環(huán)，重復(fù)SILAR循環(huán)1~5次，獲得ZnS量子點(diǎn)，即獲得(Pb，Cd)S/CdS/ZnS復(fù)合量子點(diǎn) 敏化光電極。
[0015] 所述陽(yáng)離子源前驅(qū)液為0.01~1M Zn2+的甲醇溶液;所述陰離子源前驅(qū)液為S2-的 甲醇和水混合溶液，其中sh的濃度為0.01~1M，甲醇和水的體積比為0.1~10:1。
[0016] 進(jìn)一步地，所述陽(yáng)離子源前驅(qū)液為乙酸鋅(Zn(CH3COO)2)或硝酸鋅(Zn(N〇3) 2)的甲 醇溶液;所述陰離子源前驅(qū)液為他以的甲醇和水混合溶液。
[0017] 每次SILAR循環(huán)過(guò)程中，浸潤(rùn)在陽(yáng)離子源前驅(qū)液和陰離子源前驅(qū)液中的時(shí)間分別 控制在1~5分鐘，每次浸潤(rùn)后均對(duì)薄膜進(jìn)行甲醇沖洗、空氣吹干。
[0018] 步驟1中所述寬帶隙氧化物薄膜是將10~200nm的寬帶隙氧化物半導(dǎo)體二氧化鈦 (Ti02)、氧化鋅(ZnO)或二氧化錫(Sn0 2)與粘合劑和造孔劑等混合均勻并涂覆在導(dǎo)電玻璃 (FT0或IT0)上，在300~500°C下燒結(jié)30~120分鐘，獲得厚度為2~20微米的多孔結(jié)構(gòu)氧化 物薄膜一一寬帶隙氧化物薄膜。
[0019] 步驟1、2、3中，控制陽(yáng)離子源和陰離子源的濃度相同。
[0020] 與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：
[0021] 1、在步驟1中，CdS與PbS同步沉積，能夠抑制PbS量子點(diǎn)的過(guò)度生長(zhǎng)，從而通過(guò)調(diào)節(jié) 陽(yáng)離子源中Pb2+和Cd2+的摩爾濃度比調(diào)控PbS量子點(diǎn)大小，并進(jìn)一步調(diào)節(jié)光電極的光譜吸收 范圍；同時(shí)這里的CdS還可以起到鈍化PbS量子點(diǎn)表面缺陷態(tài)的作用；
[0022] 2、在步驟2中，沉積的CdS包覆層能夠進(jìn)一步鈍化PbS量子點(diǎn)表面缺陷態(tài)；
[0023] 3、在步驟3中，沉積的ZnS包覆層能夠抑制太陽(yáng)能電池中光生電子向空穴傳輸體回 傳，抑制電荷復(fù)合，改善器件性能及其穩(wěn)定性。且量子點(diǎn)負(fù)載量可通過(guò)前驅(qū)液濃度和SILAR 循環(huán)次數(shù)控制。因此，這種復(fù)合量子點(diǎn)敏化光電極能夠?qū)崿F(xiàn)可調(diào)諧寬光譜響應(yīng)、快速電荷傳 輸以及高效電荷收集，從而獲得高性能量子點(diǎn)光伏器件。
[0024] 此外，本發(fā)明中的制備方法成本低、工藝簡(jiǎn)單、易工業(yè)化生產(chǎn)，具有廣闊的研究?jī)r(jià) 值和應(yīng)用前景。 四、
【附圖說(shuō)明】
[0025] 圖1是本發(fā)明復(fù)合量子點(diǎn)敏化光電極的結(jié)構(gòu)示意圖：1為導(dǎo)電玻璃(FT0或IT0); 2為 納米顆粒結(jié)構(gòu)的寬帶隙半導(dǎo)體氧化物;3為PbS量子點(diǎn);4為CdS量子點(diǎn);5為ZnS量子點(diǎn)。
[0026]圖2是本發(fā)明復(fù)合量子點(diǎn)敏化Ti02光電極表面的掃描電子顯微鏡(SEM)照片。由圖 2可以看出，Ti02薄膜呈多孔結(jié)構(gòu)。而量子點(diǎn)由于其顆粒尺寸較小則不易觀測(cè)。
[0027]圖3是(Pb，Cd)S/CdS復(fù)合量子點(diǎn)敏化Ti02光電極表面的元素能譜(EDS)圖。由圖3 可以看出能譜包括Ti，0，Pb，Cd和S五種元素的特征峰，表明量子點(diǎn)在多孔薄膜上成功負(fù)載。 [0028]圖4是復(fù)合量子點(diǎn)敏化氧化物Ti0 2納米顆粒的透射電子顯微鏡(TEM)照片。圖4中 大顆粒為寬帶隙氧化物Ti02納米顆粒；大顆粒表面的小黑點(diǎn)為量子點(diǎn)?？梢钥闯?，采用 SILAR法制備的復(fù)合量子點(diǎn)均勻分布在Ti02納米顆粒表面。
[0029] 圖5是復(fù)合量子點(diǎn)敏化Ti02光電極的紫外-可見(jiàn)-近紅外吸收譜。由圖5可以看出， 本發(fā)明的復(fù)合量子點(diǎn)敏化光電極能夠?qū)崿F(xiàn)可見(jiàn)至近紅外光寬光譜響應(yīng)。
[0030] 圖6是基于復(fù)合量子點(diǎn)敏化氧化物Ti02光電極的太陽(yáng)能電池的電流-電壓（I-V)光 伏曲線。 五、
【具體實(shí)施方式】
[0031] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒?發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí) 施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0032] 實(shí)施例1:
[0033] 1、將25nm的Ti02納米粉末與粘合劑、造孔劑混合均勻配制成漿料，采用刮涂法將 所述漿料涂覆在FT0導(dǎo)電玻璃基底上，在450°C下燒結(jié)30分鐘，得到厚度為12微米的多孔 Ti〇2薄膜；
[0034] 2、將步驟1制備的Ti02薄膜依次浸潤(rùn)在陽(yáng)離子源前驅(qū)液和陰離子源前驅(qū)液中，為 一次SILAR循環(huán)，重復(fù)SILAR循環(huán)5次，獲得(Pb，Cd) S量子點(diǎn)。每次SILAR循環(huán)過(guò)程中，浸潤(rùn)在 陽(yáng)離子源前驅(qū)液和陰離子源前驅(qū)液中的時(shí)間分別控制在1分鐘，每次浸潤(rùn)后均對(duì)薄膜進(jìn)行 甲醇沖洗、空氣吹干。
[0035] 所述陽(yáng)離子源前驅(qū)液為乙酸鉛(Pb (CH3C00) 2)或硝酸鉛(Pb (N03) 2)與乙酸鎘(Cd (CH3COO)2)或硝酸鎘(Cd(N〇3)2)的甲醇溶液，陽(yáng)離子源前驅(qū)液中Pb 2+和Cd2+的摩爾比為1:2~ 5,陽(yáng)離子源前驅(qū)液中Pb2+和Cd2+的總濃度為0.01~0.2M;所述陰離子源前驅(qū)液為Na 2S的甲醇 和水混合溶液，其中S2^的濃度為0.01~0.2M，甲醇和水的體積比為1:1。每次SILAR循環(huán)過(guò)程 中，控制陽(yáng)離子源和陰離子源的濃度相同。
[0036] 3、將步驟2獲得的薄膜依次浸潤(rùn)在陽(yáng)離子源前驅(qū)液和陰離子源前驅(qū)液中，為一次 SILAR循環(huán)，重復(fù)SILAR循環(huán)5次，獲得CdS量子點(diǎn)。每次SILAR循環(huán)過(guò)程中，浸潤(rùn)在陽(yáng)離子源前 驅(qū)液和陰離子源前驅(qū)液中的時(shí)間分別控制在1分鐘，每次浸潤(rùn)后均對(duì)薄膜進(jìn)行甲醇沖洗、空 氣吹干。
[0037] 所述陽(yáng)離子源前驅(qū)液為0.1M的Cd(CH3COO)2甲醇溶液;所述陰離子源前驅(qū)液為Na 2S 的甲醇和水混合溶液，其中sh的濃度為0.1M，甲醇和水的體積比為1:1。
[0038] 4、將步驟3獲得的薄膜依次浸潤(rùn)在陽(yáng)離子源前驅(qū)液和陰離子源前驅(qū)液中，為一次 SILAR循環(huán)，重復(fù)SILAR循環(huán)2次，獲得ZnS量子點(diǎn)，即獲得(Pb，Cd)S/CdS/ZnS復(fù)合量子點(diǎn)敏化 光電極。每次SILAR循環(huán)過(guò)程中，浸潤(rùn)在陽(yáng)離子源前驅(qū)液和陰離子源前驅(qū)液中的時(shí)間分別控 制在1分鐘，每次浸潤(rùn)后均對(duì)薄膜進(jìn)行甲醇沖洗、空氣吹干。
[0039] 所述陽(yáng)離子源前驅(qū)液為0.1M乙酸鋅(Zn(CH3COO)2)甲醇溶液;所述陰離子源前驅(qū)液 為Na2S的甲醇和水混合溶液，其中S2^的濃度為0.1M，甲醇和水的體積比為1:1。
[0040] 5、將硫(S)粉溶于濃度為1M的Na2S水溶液中，S與Na2S的摩爾比為1:1，50°C下反應(yīng)1 小時(shí)，制備得到多硫電解質(zhì);將厚度為〇 . 3mm的黃銅箱置于濃度為37 %的濃鹽酸中，70°C下 反應(yīng)30分鐘，沖洗、吹干之后再浸入所述多硫電解質(zhì)中，常溫下反應(yīng)5分鐘，再次沖洗、吹干， 即制備得到CU2S對(duì)電極；
[0041] 6、將步驟4制備的光電極與多硫電解質(zhì)和硫化亞銅對(duì)電極結(jié)合組裝太陽(yáng)能電池， 測(cè)試器件光電轉(zhuǎn)換性能，見(jiàn)表1。
[0042] 表1不同陽(yáng)離子源前驅(qū)液條件下的太陽(yáng)能電池性能
[0044]從表1可以看出，不同陽(yáng)離子源前驅(qū)液條件下制備所得復(fù)合量子點(diǎn)敏化光電極對(duì) 相應(yīng)太陽(yáng)能電池性能有較大影響。
[0045] 實(shí)施例2:
[0046] 1、將25nm的Ti02納米粉末與粘合劑、造孔劑混合均勻配制成漿料，采用刮涂法將 所述漿料涂覆在FTO導(dǎo)電玻璃基底上，在450°C下燒結(jié)30分鐘，得到厚度為12微米的多孔 Ti〇2薄膜；
[0047] 2、將步驟1制備的Ti02薄膜依次浸潤(rùn)在陽(yáng)離子源前驅(qū)液和陰離子源前驅(qū)液中，為 一次SILAR循環(huán)，重復(fù)SILAR循環(huán)2~11次，獲得(Pb，Cd)S量子點(diǎn)。每次SILAR循環(huán)過(guò)程中，浸 潤(rùn)在陽(yáng)離子源前驅(qū)液和陰離子源前驅(qū)液中的時(shí)間分別控制在1分鐘，每次浸潤(rùn)后均對(duì)薄膜 進(jìn)行甲醇沖洗、空氣吹干。
[0048] 所述陽(yáng)離子源前驅(qū)液為乙酸鉛(Pb (CH3C00)2)與乙酸鎘(Cd (CH3C00) 2)甲醇溶液， 陽(yáng)離子源前驅(qū)液中Pb2+和Cd2+的摩爾比為1:5,陽(yáng)離子源前驅(qū)液中Pb2+和Cd 2+的總濃度為 〇. 1M;所述陰離子源前驅(qū)液為Na2S的甲醇和水混合溶液，其中S2_的濃度為0.1M，甲醇和水的 體積比為1:1。
[0049] 3、將步驟2獲得的薄膜依次浸潤(rùn)在陽(yáng)離子源前驅(qū)液和陰離子源前驅(qū)液中，為一次 SILAR循環(huán)，重復(fù)SILAR循環(huán)2~8次，獲得CdS量子點(diǎn)。每次SILAR循環(huán)過(guò)程中，浸潤(rùn)在陽(yáng)離子 源前驅(qū)液和陰離子源前驅(qū)液中的時(shí)間分別控制在1分鐘，每次浸潤(rùn)后均對(duì)薄膜進(jìn)行甲醇沖 洗、空氣吹干。
[0050] 所述陽(yáng)離子源前驅(qū)液為0.1M的Cd(CH3COO)2;所述陰離子源前驅(qū)液為他以的甲醇和 水混合溶液，其中sh的濃度為0.1M，甲醇和水的體積比為1:1。
[0051] 4、將步驟3獲得的薄膜依次浸潤(rùn)在陽(yáng)離子源前驅(qū)液和陰離子源前驅(qū)液中，為一次 SILAR循環(huán)，重復(fù)SILAR循環(huán)2~4次，獲得ZnS量子點(diǎn)，即獲得(Pb，Cd)S/CdS/ZnS復(fù)合量子點(diǎn) 敏化光電極。每次SILAR循環(huán)過(guò)程中，浸潤(rùn)在陽(yáng)離子源前驅(qū)液和陰離子源前驅(qū)液中的時(shí)間分 別控制在1分鐘，每次浸潤(rùn)后均對(duì)薄膜進(jìn)行甲醇沖洗、空氣吹干。
[0052] 所述陽(yáng)離子源前驅(qū)液為0.1M乙酸鋅(Zn(CH3COO)2)甲醇溶液;所述陰離子源前驅(qū)液 為Na2S的甲醇和水混合溶液，其中S2^的濃度為0.1M，甲醇和水的體積比為1:1。
[0053] 5、將硫(S)粉溶于濃度為1M的Na2S水溶液中，S與Na2S的摩爾比為1:1，50°C下反應(yīng)1 小時(shí)，制備得到多硫電解質(zhì);將厚度為〇 . 3mm的黃銅箱置于濃度為37 %的濃鹽酸中，70°C下 反應(yīng)30分鐘，沖洗、吹干之后再浸入所述多硫電解質(zhì)中，常溫下反應(yīng)5分鐘，再次沖洗、吹干， 即制備得到CU2S對(duì)電極；
[0054] 6、將步驟4制備的光電極與多硫電解質(zhì)和硫化亞銅對(duì)電極結(jié)合組裝太陽(yáng)能電池， 測(cè)試器件光電轉(zhuǎn)換性能，見(jiàn)表2。
[0055] 表2不同SILAR循環(huán)次數(shù)下的太陽(yáng)能電池性能
[0057] 從表2可以看出，不同SILAR循環(huán)次數(shù)下制備所得復(fù)合量子點(diǎn)敏化光電極對(duì)相應(yīng)太 陽(yáng)能電池性能有較大影響。
[0058] 實(shí)施例3:
[0059] 1、將一定顆粒尺寸的Ti〇2、ZnO和Sn〇2納米粉末與粘合劑、造孔劑混合均勻配制成 漿料，采用刮涂法將所述漿料涂覆在FT0導(dǎo)電玻璃基底上，在一定溫度下燒結(jié)30分鐘，得到 多孔Ti02薄膜；
[0060] 2、將步驟1制備的Ti02薄膜依次浸潤(rùn)在陽(yáng)離子源前驅(qū)液和陰離子源前驅(qū)液中，為 一次SILAR循環(huán)，重復(fù)SILAR循環(huán)5次，獲得(Pb，Cd) S量子點(diǎn)。每次SILAR循環(huán)過(guò)程中，浸潤(rùn)在 陽(yáng)離子源前驅(qū)液和陰離子源前驅(qū)液中的時(shí)間分別控制在1分鐘，每次浸潤(rùn)后均對(duì)薄膜進(jìn)行 甲醇沖洗、空氣吹干。
[0061 ] 所述陽(yáng)離子源前驅(qū)液為乙酸鉛(Pb (CH3C00)2)與乙酸鎘(Cd (CH3C00) 2)甲醇溶液， 陽(yáng)離子源前驅(qū)液中Pb2+和Cd2+的摩爾比為1:5,陽(yáng)離子源前驅(qū)液中Pb2+和Cd 2+的總濃度為 〇. 1M;所述陰離子源前驅(qū)液為Na2S的甲醇和水混合溶液，其中S2_的濃度為0.1M，甲醇和水的 體積比為1:1。
[0062] 3、將步驟2獲得的薄膜依次浸潤(rùn)在陽(yáng)離子源前驅(qū)液和陰離子源前驅(qū)液中，為一次 SILAR循環(huán)，重復(fù)SILAR循環(huán)5次，獲得CdS量子點(diǎn)。每次SILAR循環(huán)過(guò)程中，浸潤(rùn)在陽(yáng)離子源前 驅(qū)液和陰離子源前驅(qū)液中的時(shí)間分別控制在1分鐘，每次浸潤(rùn)后均對(duì)薄膜進(jìn)行甲醇沖洗、空 氣吹干。
[0063] 所述陽(yáng)離子源前驅(qū)液為0.1M的Cd(CH3COO)2甲醇溶液;所述陰離子源前驅(qū)液為Na 2S 的甲醇和水混合溶液，其中sh的濃度為0.1M，甲醇和水的體積比為1:1。
[0064] 4、將步驟3獲得的薄膜依次浸潤(rùn)在陽(yáng)離子源前驅(qū)液和陰離子源前驅(qū)液中，為一次 SILAR循環(huán)，重復(fù)SILAR循環(huán)2次，獲得ZnS量子點(diǎn)，即獲得(Pb，Cd)S/CdS/ZnS復(fù)合量子點(diǎn)敏化 光電極。每次SILAR循環(huán)過(guò)程中，浸潤(rùn)在陽(yáng)離子源前驅(qū)液和陰離子源前驅(qū)液中的時(shí)間分別控 制在1分鐘，每次浸潤(rùn)后均對(duì)薄膜進(jìn)行甲醇沖洗、空氣吹干。
[0065] 所述陽(yáng)離子源前驅(qū)液為0.1M乙酸鋅(Zn(CH3COO)2)甲醇溶液;所述陰離子源前驅(qū)液 為Na2S的甲醇和水混合溶液，其中S2^的濃度為0.1M，甲醇和水的體積比為1:1。
[0066] 5、將硫(S)粉溶于濃度為1M的Na2S水溶液中，S與Na2S的摩爾比為1:1，50°C下反應(yīng)1 小時(shí)，制備得到多硫電解質(zhì);將厚度為0.3mm的黃銅箱置于濃度為37 %的濃鹽酸中，70°C下 反應(yīng)30分鐘，沖洗、吹干之后再浸入所述多硫電解質(zhì)中，常溫下反應(yīng)5分鐘，再次沖洗、吹干， 即制備得到CU2S對(duì)電極；
[0067] 6、將步驟4制備的光電極與多硫電解質(zhì)和硫化亞銅對(duì)電極結(jié)合組裝太陽(yáng)能電池， 測(cè)試器件光電轉(zhuǎn)換性能，見(jiàn)表3。
[0068] 表3基于不同寬帶隙氧化物納米顆粒光電極的太陽(yáng)能電池性能
[0070]從表3可以看出，基于不同寬帶隙氧化物納米顆粒的光電極對(duì)相應(yīng)太陽(yáng)能電池性 能有較大影響。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種可調(diào)諧寬光譜響應(yīng)的復(fù)合量子點(diǎn)敏化光電極的制備方法，其特征在于包括如下 步驟： (1) 將寬帶隙氧化物薄膜依次浸潤(rùn)在陽(yáng)離子源前驅(qū)液和陰離子源前驅(qū)液中，為一次 SILAR循環(huán)，重復(fù)SILAR循環(huán)1~25次，獲得(Pb, Cd)S量子點(diǎn)； 所述陽(yáng)離子源前驅(qū)液為Pb2+和Cd2+的甲醇溶液，Pb2+和Cd 2+的摩爾比為0.01~100:1，陽(yáng) 離子源前驅(qū)液中Pb2+和Cd2+的總濃度為0.01~1M;所述陰離子源前驅(qū)液為S2^的甲醇和水混 合溶液，其中S 2^的濃度為0.01~IM，甲醇和水的體積比為0.1~10:1; (2) 將步驟（1)獲得的薄膜依次浸潤(rùn)在陽(yáng)離子源前驅(qū)液和陰離子源前驅(qū)液中，為一次 SILAR循環(huán)，重復(fù)SILAR循環(huán)1~15次，獲得CdS量子點(diǎn)； 所述陽(yáng)離子源前驅(qū)液為0.01~IM Cd2+的甲醇溶液;所述陰離子源前驅(qū)液為S2-的甲醇和 水混合溶液，其中S2^的濃度為0.01~IM，甲醇和水的體積比為0.1~10:1; (3) 將步驟（2)獲得的薄膜依次浸潤(rùn)在陽(yáng)離子源前驅(qū)液和陰離子源前驅(qū)液中，為一次 SILAR循環(huán)，重復(fù)SILAR循環(huán)1~5次，獲得ZnS量子點(diǎn)，即獲得(Pb，Cd)S/CdS/ZnS復(fù)合量子點(diǎn) 敏化光電極； 所述陽(yáng)離子源前驅(qū)液為0.01~IM Zn2+的甲醇溶液;所述陰離子源前驅(qū)液為S2-的甲醇和 水混合溶液，其中S2^的濃度為0.01~IM，甲醇和水的體積比為0.1~10:1。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于： 步驟（1)中所述陽(yáng)離子源前驅(qū)液為乙酸鉛或硝酸鉛與乙酸鎘或硝酸鎘的甲醇溶液;所 述陰離子源前驅(qū)液為他以的甲醇和水混合溶液。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于： 步驟（1)中每次SILAR循環(huán)過(guò)程中，浸潤(rùn)在陽(yáng)離子源前驅(qū)液和陰離子源前驅(qū)液中的時(shí)間 分別控制在1~5分鐘，每次浸潤(rùn)后均對(duì)薄膜進(jìn)行甲醇沖洗、空氣吹干。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于： 步驟(2)中所述陽(yáng)離子源前驅(qū)液為乙酸鎘或硝酸鎘的甲醇溶液;所述陰離子源前驅(qū)液 為Na2S的甲醇和水混合溶液。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于： 步驟(2)中每次SILAR循環(huán)過(guò)程中，浸潤(rùn)在陽(yáng)離子源前驅(qū)液和陰離子源前驅(qū)液中的時(shí)間 分別控制在1~5分鐘，每次浸潤(rùn)后均對(duì)薄膜進(jìn)行甲醇沖洗、空氣吹干。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于： 步驟(3)中所述陽(yáng)離子源前驅(qū)液為乙酸鋅或硝酸鋅的甲醇溶液;所述陰離子源前驅(qū)液 為Na2S的甲醇和水混合溶液。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于： 步驟(3)中每次SILAR循環(huán)過(guò)程中，浸潤(rùn)在陽(yáng)離子源前驅(qū)液和陰離子源前驅(qū)液中的時(shí)間 分別控制在1~5分鐘，每次浸潤(rùn)后均對(duì)薄膜進(jìn)行甲醇沖洗、空氣吹干。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于： 步驟（1)中所述寬帶隙氧化物薄膜是將10~200nm的寬帶隙氧化物半導(dǎo)體二氧化鈦、氧 化鋅或二氧化錫與粘合劑和造孔劑混合均勻并涂覆在導(dǎo)電玻璃上，在300~500 °C下燒結(jié)30 ~120分鐘，獲得厚度為2~20微米的多孔結(jié)構(gòu)氧化物薄膜。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于： 步驟(1)、（ 2)、（ 3)中，分別控制陽(yáng)離子源和陰離子源的濃度相同。
【文檔編號(hào)】H01G9/20GK105957720SQ201610567371
【公開(kāi)日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年7月18日
【發(fā)明人】周儒, 徐進(jìn)章, 吉鳳巍, 萬(wàn)磊, 牛海紅, 毛小麗
【申請(qǐng)人】合肥工業(yè)大學(xué)