[发明专利]一种量子点敏化太阳能电池及其制备方法

权利要求书

1.一种量子点敏化太阳能电池，包括导电基板（1）、纳米半导体材料（3）、电解液（5）和对电极（6），其特征在于：还包括石墨烯（2）和量子点颗粒（4），石墨烯（2）与纳米半导体材料（3）按比例掺杂，得到石墨烯掺杂的纳米半导体晶膜，石墨烯质量占纳米半导体材料质量的0.01%~10%，量子点颗粒（4）吸附于纳米半导体晶膜上。

2.根据权利要求1所述的量子点敏化太阳能电池，其特征在于：所述的纳米半导体材料为二氧化钛，氧化锌，氧化锡中的一种或几种混合物。

3.根据权利要求2所述的量子点敏化太阳能电池，其特征在于：所述的二氧化钛形貌为纳米颗粒、纳米棒、纳米带；所述的氧化锌形貌为纳米颗粒、纳米棒、纳米花、纳米球；所述的氧化锡形貌为纳米颗粒、中空纳米球。

4.根据权利要求1所述的量子点敏化太阳能电池，其特征在于：量子点颗粒使用电泳的方法吸附于石墨烯和纳米半导体材料的复合膜上，其电压在10-60 V范围内；电压时间1-10分钟；使用的溶剂甲苯和乙腈比例范围为10:1~1:10；量子点的摩尔浓度为0.01~1 M。

5.根据权利要求4所述的量子点敏化太阳能电池，其特征在于：量子点为硫化镉、硒化镉、碲化镉、硫化铅、硒化铅中的一种或者几种。

6.权利要求1所述的量子点敏化太阳能电池的制备方法，其特征在于步骤如下：

（1）、石墨烯的制备：每1g石墨中加入98%的浓H₂SO₄ 20-40 mL，冰浴条件下，加入KMnO₄粉末，KMnO₄与石墨的质量比为2：1 ~ 5：1，然后在30-40 ℃下持继搅拌1-3 h，冷却、稀释；再用还原剂将Mn⁷⁺还原到Mn²⁺，过滤，清洗，干燥得到石墨氧化物粉末，然后溶于水并超声，用水合肼将石墨氧化物还原生成石墨烯；

(2)、石墨烯掺杂的纳米半导体晶膜制备： 取纳米半导体材料，加入碱性物质反应，温度130-180℃，反应时间2-24h，反应结束用去离子水清洗，干燥，然后与石墨烯掺杂，石墨烯质量占纳米半导体材料质量的0.01%~10%，制备成浆料，均匀涂布在FTO片上，烘箱烘干，置于马弗炉中烧至450 ℃，1 h后取出，得到石墨烯掺杂的纳米半导体晶膜；

（3）、量子点吸附于石墨烯掺杂的纳米半导体晶膜上：将油酸包裹的量子点溶解于甲苯和乙腈溶剂中，将两片相同的纳米半导体晶膜面对面放置在烧杯中，距离为3-8 mm，电压在10-60 V范围内，加电压1-10分钟后，使量子点吸附在正极的纳米半导体晶膜上，石墨烯掺杂的光阳极制作完成；

（4）、将光阳极与对电极组装成量子点敏化太阳能电池。

7.根据权利要求6所述的量子点敏化太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中还原剂为30%的H₂O₂。

8.根据权利要求6所述的量子点敏化太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中的纳米半导体材料为二氧化钛，氧化锌，氧化锡中的一种或几种。

9.根据权利要求6所述的量子点敏化太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中的碱性物质为氢氧化钠，六亚甲基四胺，二乙胺中的一种或几种混合物。

10.根据权利要求6所述的量子点敏化太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中，溶剂甲苯和乙腈比例范围为10:1~1:10；量子点的摩尔浓度为0.01~1 M；量子点为硫化镉、硒化镉、碲化镉、硫化铅、硒化铅中的一种或者几种。