[实用新型]一种量子点敏化有序体异质结太阳电池

说明书

技术领域

本实用新型属于太阳电池的技术领域，具体的涉及一种量子点敏化有序体异质结太阳电池。 

背景技术

能源与环境问题是当今世界的两大主要问题。太阳能的大规模应用是解决能源与环境问题，实现人类社会可持续发展的有效途径。在太阳能的利用方式中，太阳电池是一类重要的方式。有机太阳电池具有容易进行分子水平上的裁剪和设计、材料来源广、生产工艺简单、制备成本低、易于大面积制作以及可获得柔性电池等优点，已成为现代光伏技术发展的重要方向，具有广阔的产业化前景。 

但仍有诸多因素制约着有机太阳电池光电转换效率的提高，以下几个方面的因素是比较关键的：①太阳光谱中的约占45%的近红外光没有被电池有效利用；②有机太阳电池材料较短的激子扩散长度限制了激子的有效离化以及电子、空穴的有效收集；③有机太阳电池中电子、空穴不能有效传输且在传输过程中容易复合；④有机太阳电池的寿命短。上述因素与材料、器件结构及制备技术，特别是与电池活性层的微观结构有密切联系。 

发明内容

本实用新型的目的在于针对上述存在的缺陷而提供一种量子点敏化有序体异质结太阳电池，该太阳电池采用有机/无机复合结构，能够提高现有有机太阳电池的转换效率、降低制备成本、延长工作寿命。 

本实用新型的技术方案为：一种量子点敏化有序体异质结太阳电池，所述太阳电池采用有机/无机复合结构，该太阳电池包括金属电极、表面有透明导电膜ITO的透明玻璃衬底，该透明玻璃衬底的透明导电膜ITO上为ZnO（氧化锌）纳米薄膜层，在该ZnO纳米薄膜层上为一维有序纳米结构ZnO和活性层，活性层上为PEDOT:PSS缓冲层；所述活性层包括单核或者核壳结构的窄带隙多尺寸量子点和有机给体。 

在所述的PEDOT:PSS缓冲层上有电极修饰层。 

所述一维有序纳米结构ZnO垂直于透明玻璃衬底。 

所述金属电极为Au(金)或Al（铝）电极。 

所述窄带隙多尺寸量子点为CdSe（硒化镉）或CdS/CdSe（硫化镉/硒化镉）。 

所述电极修饰层为MoO₃（氧化钼）或CsF（氟化铯）。 

一种制备权利要求1所述量子点敏化有序体异质结太阳电池的方法， 包括以下步骤： 

（1）在表面有透明导电膜ITO的透明玻璃衬底上用超声喷雾热分解的方法制备一层ZnO纳米薄膜层，超声喷雾热分解过程中的温度保持在300 ℃；

（2）在步骤（1）所制备的ZnO纳米薄膜层上制备一维有序纳米结构ZnO；

（3）制备单核或核壳结构窄带隙多尺寸量子点；

（4）进行活性层的制备，先对步骤（2）所制备的一维有序纳米结构ZnO进行表面修饰或者等离子处理，然后将一维有序纳米结构ZnO吸附步骤（3）制备的窄带隙多尺寸量子点，最后在电场诱导下进行旋涂有机给体，在旋涂完有机给体后在氮气保护下热处理有机给体，完成活性层的制备；

（5）在步骤(4)所制备的活性层上采用旋涂法制备PEDOT:PSS缓冲层；

（6）采用热蒸发的方法，在步骤（5）所制备的PEDOT:PSS缓冲层上制备电极修饰层；

（7）采用热蒸发的方法，在步骤（6）所制备的电极修饰层上制备金属电极。

所述步骤（2）中制备一维有序纳米结构ZnO的方法采用水热法或PLD法或热CVD法。 

所述步骤（3）中制备窄带隙多尺寸量子点的方法采用热分解法或微乳液法或低温水热法或电化学沉积法。 

本实用新型的有益效果为：采用这种结构具有如下优势：①一维有序纳米结构及量子点结构能增大P-N 结界面，从而能更有效的产生激子并有效的使电荷分离；②一维有序纳米结构可以提高电子的输运能力，同时有机分子沿有序表面的排布也能提高空穴的传输效率并减小电子和空穴在传输过程中的复合；③作为给体材料的有机给体和作为受体材料的量子点能级结构的合理搭配，能实现载流子的有效传输和收集；④利用窄带隙多尺寸量子点与ZnO复合能实现宽光谱吸收；⑤无机材料具有良好的稳定性，有机/无机复合结构能够延长太阳电池的寿命；⑥在活性层的制备中，采用了一些新的技术，如电场诱导分子极化取向、表面修饰、等离子体处理及热处理等，这有助于进一步提高电池的性能。 

附图说明

图1 为本实用新型具体实施方式中量子点敏化有序体异质结太阳电池的结构示意图。