[发明专利]一种用于太阳电池的量子点敏化剂的超声沉积方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳能技术领域，更具体涉及一种用于太阳电池的量子点敏化剂的超声沉积方法。 

背景技术

近年来能源短缺造成国际石油价格逐年增长，太阳能作为一种来源丰富且干净环保的新能源备受瞩目。染料敏化太阳能电池(DSSCs)是近年来新研发的一种低成本且高光电转换效率的太阳能电池。DSSCs是由瑞士科学家Micheal 的团队于1991年提出，兴起了各界对DSSC电池的研究热潮(O’Regan，B.， M.，Nature，1991，353，737)。DSSCs是将吸附了染料的宽禁带半导体纳米晶薄膜作为正极，表面镀有一层铂的导电玻璃作为对电极，正极和对电极之间加入氧化-还原电解质形成的。染料分子吸收太阳光能，电子从基态跃迁到激发态，激发态上面的电子快速注入紧邻的TiO₂导带，染料中失去的电子很快从电解质中得到补偿，进入TiO₂导带中的电子最终进入导电膜，然后通过外电路到对电极产生光电流。然而，染料的稳定性还有待进一步的提高，而且价格也相对较高，所以采用价格便宜的窄禁带无机半导体量子点作为敏化剂，可以降低电池的成本，提高稳定性，这种电池成为量子点敏化太阳能电池(QDSSCs)。一般染料吸收一个光子最多产生一个电子，量子点可以由一个高能光子产生多个电子，大大提高量子产率(Nozik，A.J.，PhysicaE，2002，14，115)。 

但是目前利用量子点敏化的太阳能电池QDSSCs其总体效率还远远低于DSSC，为了提高QDSSCs的光电转换效率，开展了大量的对QDSSCs的改性工作，例如利用Au对电极来增加聚硫氧化还原电对的反应速率，然而由于量子点在光阳极材料TiO₂表面的吸附状况不佳，造成了量子点敏化太阳能电池的短路电流和填充因子的低下。 

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种用于太阳电池的量子点敏化剂的超声沉积方法。在进行敏化剂量子点沉积的过程中采用恒温超声震荡来辅助量子点的合成，改善了量子点在光阳极材料TiO₂表面的吸附状况，发生红移，提高了量子点敏化太阳能电池的短路电流和光电转换效率。 

本发明是通过以下技术方案实施的： 

一种用于太阳电池的量子点敏化剂的超声沉积方法，该方法是在进行敏化剂量子点沉积 的过程中采用恒温超声震荡来辅助量子点的合成。

所述方法中温度恒定在20-50℃。 

所述方法中超声震荡频率设定在25-50KHz之间。 

所述方法的具体步骤为： 

1)配备浓度为0.01M-1M含有半导体量子点阳离子的可溶性硝酸盐溶液和含有阴离子的可溶性溶液；

2)将步骤1)中配备好的两种d溶液放入20-50℃的超声水浴中，保持30-60min，其中超声的频率为25-50KHz；

3)将待敏化的宽禁带半导体光阳极材料交替浸入步骤2)中的溶液中1-10min，成为敏化后的光阳极材料；

4)将步骤3)所得的敏化后的光阳极材料与Pt电极组装成量子点敏化太阳能电池。

本发明的优点在于：在进行敏化剂半导体量子点沉积的过程中采用恒温超声震荡来辅助半导体量子点的合成，改善了半导体量子点在光阳极材料TiO₂表面的吸附状况，发生红移，抑制了暗电流的产生，提高了量子点敏化太阳能电池的短路电流和光电转换效率。此方法简单，价格便宜，易于操作，并且适宜大面积制作。在100mW/cm²的光强条件下，组装成的CdS敏化太阳能电池的光电转化效率为0.858％，开路电压为0.440V，短路电流为4.973mA/cm²，填充因子为39％，比未用恒温超声震荡合成CdS量子点的量子点敏化太阳能电池的效率高出52％。 

本发明将通过下面实例来进行举例说明，但是，本发明并不限于这里所描述的实施方案，本发明的实施例仅用于进一步阐述本发明。对于本领域的技术人员对本发明的内容所进行的替代、改动或变更，这些等价形式同样落入本申请所限定的范围内。 

附图说明

图1为FTO上面丝网印刷TiO₂纳米晶颗粒的剖面SEM图； 

图2为FTO上面丝网印刷TiO₂纳米晶颗粒的SEM图；

图3为采用与未采用恒温超声震荡合成量子点的紫外可见吸收光谱图；其中A曲线对应于未采用超声震荡合成量子点的紫外可见吸收光谱，B曲线对应于采用超声震荡合成量子点的紫外可见吸收光谱；