[发明专利]Ag2Se量子点-染料共敏化太阳能电池的制备方法有效

专利信息
申请号: 201710164057.9 申请日: 2017-03-17
公开(公告)号: CN107039186B 公开(公告)日: 2019-08-09
发明(设计)人: 杨英;张政;郭学益;高菁;潘德群 申请(专利权)人: 中南大学
主分类号: H01G9/20 分类号: H01G9/20;H01G9/042
代理公司: 长沙朕扬知识产权代理事务所(普通合伙) 43213 代理人: 魏龙霞
地址: 410083 *** 国省代码: 湖南;43
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摘要:
搜索关键词: ag2se 量子 染料 共敏化 太阳能电池 制备 方法
【说明书】:

本发明公开了一种Ag2Se量子点‑染料共敏化太阳能电池的制备方法:以巯基丙酸作为表面稳定剂,以聚乙烯吡咯烷酮或柠檬酸三铵为分散剂,将银源和硒源以共沉积法于水相中合成Ag2Se量子点,再将合成得到的Ag2Se量子点分散于无水乙醇中,得到Ag2Se量子点无水乙醇溶液;将光阳极依次浸泡于Ag2Se量子点无水乙醇溶液和染料溶液中敏化,得到量子点‑染料共敏化光阳极;在量子点‑染料共敏化光阳极上制备电解质层与对电极,即得到Ag2Se量子点‑染料共敏化太阳能电池。本发明在染料敏华电池中引入Ag2Se量子点,具有更宽的吸收光谱,其在光电器件中应用,使得光学器件保持较高的光电性能和光电转换效率。

技术领域

本发明属于染料敏化太阳能电池领域,尤其涉及一种Ag2Se量子点-染料共敏化太阳能电池的制备方法。

背景技术

自1991年洛桑高等工业学院教授发明染料敏化太阳能电池(DSSC)并取得突破性进展以来,染料敏化太阳能电池就以其廉价的生产成本、易于工业化生产的工艺技术及广阔的应用前景受到广泛的关注与重视。染料敏化太阳能电池主要构成部件包括:敏化后光阳极(纳米半导体多孔膜)、电解质(含氧化还原电对)、对电极;其中,光阳极部分完成阳光的吸收、转化和光生电子的收集,对电池的光电效率有着决定作用。

传统染料敏化太阳电池的对太阳光的利用率少,其吸收光谱范围仅包含可见光与紫外光部分,而占太阳能辐射总量接近50%的红外及红外区则未能加以利用,同时,由于传统染料的量子效率已经接近于极限,传统结构的电池光电效率的提高遇到了瓶颈。量子点(Quantum dot)作为一种新兴的准零维的纳米材料,具有带隙可调节,高激发系数,多重激子激发等优势,在吸收光谱上有着更大的灵活性与可控性。

中国专利CN 102157270 A公开了一种量子点染料敏化太阳电池,以涂布方式将量子点、染料覆盖于氮掺杂的TiO2电极,以提高对入射光的吸收,虽然在一定程度上提高了光电效率,但其量子点粒径限制于0~50nm之间,分布范围宽,同时其将量子点与染料混合敏化于光阳极,染料与量子点可能形成竞争吸附,影响量子点与染料的敏化效果。中国专利CN103247444 A公开了一种染料敏化太阳能电池,将染料和量子点分别敏化于光阳极和光阴极从而实现红外光和可见光在两个电极的吸收,但因为仅仅由量子点组成的光阴极在导电性方面存在缺陷,限制了器件的光电效率的提高。中国专利CN105428070A公开了一种花状TiO2粉体及绿色荧光C量子点的染料敏化太阳能电池光阳极的制备方法,提高了光生电子的寿命,但该方法所需的花粉状TiO2需采用溶剂水热法制备,流程复杂,且采用滴加方法将荧光C点敏化于光阳极上,易于团聚。中国专利CN 103560009 A公布了一种多级孔TiO2/量子点/染料叠层薄膜太阳能电池光阳极。该电极具有多孔结构和高比面积,协同作用实现不同波长范围的吸光。但该发明主要采用化学沉积或连续离子层方法制备量子点,量子点粒径不可控,制备工艺不稳定。

由以上可知,引入量子点对扩宽光电器光的吸收件光谱具有重大意义,同时选择一种合成简单,带隙可控的窄带隙量子点和一种简单便捷的量子点敏化方式也显得尤为重要。Ag2Se 是银硫族化合物中的一种,其带隙处于0.07~0.15eV(R.Dalven,R.Gill,Phys.Rev.159(1995) 645-649),具有良好的光热与光电性能,Ag2Se量子点,在宽光谱范围内均存在光响应,也可通过调节颗粒的尺寸、形状或成分比例改变禁带宽度,从而优化其能级与太阳光谱的匹配程度,从而提高光电器件的光电性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是,克服以上背景技术中提到的不足和缺陷,提供一种合成简单、能稳定提高光电器件的光电性能的Ag2Se量子点-染料共敏化太阳能电池的制备方法。

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