[发明专利]一种量子点敏化太阳电池的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳电池的制备技术领域，确切地说是一种量子点敏化太阳电池 的制备方法。

背景技术

太阳电池是各种清洁能源技术中最有效的技术方案之一，它对于解决人类发 展过程中的能源与环境问题具有重要的意义。近年来涌现出了很多新型太阳电池 技术，无机半导体量子点敏化太阳电池即是其中之一。无机半导体量子点敏化太 阳电池一般采用窄带隙的无机半导体量子点作为光敏化剂，将其沉积在宽禁带氧 化物半导体薄膜电极上，与电解质以及对电极共同组装成电池。

在制备无机半导体量子点敏化太阳电池的步骤中，将无机半导体量子点沉积 到宽禁带氧化物半导体薄膜电极上是至关重要的一个步骤。目前实现该步骤常见 的方法有两类，一类是首先通过水热法、溶剂热法、有机相高温热解法预先合成 半导体量子点，然后直接将其直接吸附或者通过连接分子如巯基丙酸等吸附到宽 禁带氧化物半导体薄膜电极上；另一类是将宽禁带氧化物半导体薄膜电极在组成 半导体量子点的阴阳离子的溶液中浸泡，在浸泡的过程中原位形成量子点。本发 明提出将单质金属或单质砷、金属硫族化合物或三硫化二砷，和单质硫、硒、碲 或它们的铵类盐或肼类盐溶解于水或肼中作为量子点的前驱体溶液，这方面的研 究工作尚未见国内外专利报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种艺简单、成本较低，易于规模化制备的量子点敏化 太阳电池的制备方法。

为实现上述目的本发明采用如下技术方案：

一种量子点敏化太阳电池的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

A、将单质金属或单质砷、金属硫族化合物或三硫化二砷中的任意一种或几 种，和单质硫、硫的铵类盐或肼类盐、单质硒、硒的铵类盐或肼类盐、单质碲、 碲的铵类盐或肼类盐中的任意一种或几种溶解于水或肼中，形成阳离子为NH₄⁺或N₂H₅⁺、金属或砷与硫族元素结合形成阴离子的前驱体溶液；

B、将氧化物半导体薄膜电极在步骤A中所得到的前驱体溶液中浸泡或者将 所述的前驱体溶液采用流延、滴涂、旋涂、浸渍提拉、丝网印刷或者喷墨打印的 方法涂覆到氧化物半导体薄膜电极上，得吸附前驱体的氧化物薄膜电极；

C、对步骤B所得吸附前驱体的氧化物薄膜电极进行加热退火处理，得量子 点敏化氧化物电极；

D、将步骤C所得的量子点敏化氧化物电极与电解质以及对电极共同组装成 得到量子点敏化太阳电池。

所述的一种量子点敏化太阳电池的制备方法，其特征在于所述的单质金属指 的是Sn、In、Zn、Cu、Ge、Hg、Ga、Sb、Mo中的任意一种。

所述的一种量子点敏化太阳电池的制备方法，其特征在于所述的金属硫族化 合物指的是SnS₂、SnSe₂、In₂Se₃、ZnTe、In₂Te₃、Cu₂S、GeS₂、HgSe、Ga₂Se₃、 Sb₂Se₃、Sb₂Te₃、MoS₂、CuInS_xSe_2-x、CuIn_yGa_1-ySe₂中的任意一种，其中0≤x≤2， 0≤y≤1。

所述的一种量子点敏化太阳电池的制备方法，其特征在于所述的氧化物半导 体薄膜电极使用的氧化物半导体为选自Ti、Nb、Zn、Sn、Zr、Y、La、Ta、W、 Hf、Sr、In、V、Cr以及Mo的金属氧化物，和SrTiO₃、CaTiO₃中的一种或几种。

所述的一种量子点敏化太阳电池的制备方法，其特征在于所述的氧化物半导 体薄膜电极的氧化物半导体薄膜的厚度为0.5-50微米。

所述的一种量子点敏化太阳电池的制备方法，其特征在于所述的加热退火处 理中控制温度范围在50-500℃。

本发明的有益效果为：