[发明专利]一种量子点共敏化型钙钛矿太阳能电池的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备钙钛矿太阳能电池的方法，尤其是涉及一种量子点共敏化型钙钛矿太阳能电池的制备方法。

背景技术

近年来，光电器件领域的研究取得了巨大进展，逐渐成为本世纪最具战略意义的研究领域之一。在此领域中，由于成本低、工艺简单以及环境友好，纳米晶薄膜太阳能电池成为了光电器件领域的研究热点。其中，无机/有机杂化钙钛矿太阳能电池是除染料敏化、量子点敏化太阳能电池、有机太阳能电池之外又一具有独特光电性能的新型纳米晶薄膜太阳能电池，其在光电转化效率、成本等方面均显示出巨大的优势。2006年，以钙钛矿型有机铅卤化物（ABX₃: A=CH₃NH₃, B=Pb, X=Cl, I, Br）为吸光材料的钙钛矿太阳能电池首次被提出。此后，钙钛矿材料在光电领域迅速得到了广泛和深入的研究。2012年，Science上报道了光电转化效率高达10.9%的全固态无机/有机杂化钙钛矿太阳能电池，让钙钛矿太阳能电池的研究进入了一个全新的时代。短短两年后的2014年，该类太阳能电池转化效率已接近20%，超过非晶硅太阳能电池当前的光电转化效率，被《Science》评选为2013年十大科学突破之一，显示了极高的发展应用潜力，是新一代纳米晶薄膜太阳能电池研究的主要方向。积极开展钙钛矿太阳能电池的研究，在这一极具潜力的领域中占领前瞻性的战略高地，对今后国民经济持续性和创新性的发展，具有重大的意义。实现太阳能电池高转化效率的首要途径就是尽可能的提高太阳光的利用率，这是光伏科学技术发展中一直令人特别关注的问题。很明显，通过进一步增强钙钛矿太阳能电池在可见光区域的光吸收以及拓展其在紫外和红外光区域的光吸收，是提高器件光电性能的一个关键点。

目前，已研发出量子点太阳能电池和钙钛矿太阳能电池，但量子点与钙钛矿共敏化的钙钛矿太阳能电池还未见报道；现阶段的量子点太阳能电池的光电转化效率普遍比较低且稳定性欠佳；钙钛矿太阳能电池虽然在光电转化效率上相对于量子点太阳能电池有很大的突破，但其缺陷主要在于：钙钛矿太阳能电池吸光波长主要在可见光区域400-800nm，而在紫外300-400nm，及近红外区域800-1400nm的吸收比较少。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中钙钛矿太阳能电池对紫外及红外光区域太阳光的吸光能力弱及光电转化效率低的缺陷，同时进一步增强钙钛矿太阳能电池可见光区域太阳光的吸收，提供一种量子点共敏化型钙钛矿太阳能电池的制备方法，使用该方法制备的太阳能电池，光电转化效率提高。

本发明解决所述技术问题所采用的技术方案是：一种量子点共敏化型钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：

（1）采用旋涂方法，将TiO₂料浆沉积于导电玻璃表面，使之成膜，经450－500℃处理30－60分钟后形成TiO₂光阳极；

所述旋涂转速控制在2000－4000rpm，旋转时间控制在30-60s，TiO₂料浆的溶剂为无水乙醇或者松油醇，TiO₂料浆的固液比（即TiO₂与溶剂的质量比）=1:2－4；

（2）采用连续离子层吸附反应法（SILAR）在TiO₂光阳极上沉积量子点材料，形成量子点敏化的TiO₂光阳极；

所述量子点材料优选为CdS、CdSe、PbSe或PbTe量子点材料；

所述连续离子层吸附反应法制备量子点的过程中，量子点材料如CdS、CdSe、PbSe或PbTe的阳离子（如Cd²⁺, Pb²⁺）及阴离子(如S^2-, Se^2-, Te^2-)在溶液中的离子浓度均为0.02－0.5mol/L（优选0.04－0.2mol/L，更优选0.04mol/L）；

所述溶液中阳离子与阴离子的离子摩尔浓度比=1︰1；

所述量子点溶液所采用的溶剂为甲醇、乙醇或水；

所述连续离子层吸附反应法中沉积的次数为1－5次；

（3）准备以下质量百分比的原料：二甲基甲酰胺60－80%，甲胺碘10－40%，碘化铅5－10%；在有机溶剂二甲基甲酰胺中，加入甲胺碘和碘化铅，在60－80℃恒温沙浴下搅拌12－18小时，直至形成均一的甲胺铅碘溶液；