[发明专利]一种p‑n型叠层染料量子点敏化太阳能电池的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于染料敏化太阳能电池领域，涉及一种p-n型染料量子点染料敏化太阳能电池的制备方法。

背景技术

当前传统化石能源慢慢枯竭，人类面临着巨大的能源危机。寻求新的能源是解决即将面临能源危机问题的关键，太阳能作为一种取之不尽用之不竭可再生的能源成为我们最为合适的选择，染料敏化太阳能电池利用太阳能将光能转化成电能，由于其价格低廉，转化效率高，染料敏化太阳能电池对今后解决能源危机拥有巨大的发展潜能。

目前，研发的传统n型染料敏化太阳能电池经过十几年的发展，光电转化效率难以进一步提高，因此需寻找其他的方式来提高染料敏化太阳能电池效率，p-n型染料敏化太阳能电池就是其研究的一个方向，p-n型染料敏化太阳能电池具有双面感光的特点，极大的增加了电池的光谱响应范围，传统n型电池对于太阳光的吸收光谱主要集中在可见光区域，占太阳光谱50%的红外光还没有被利用。p型染料敏化太阳能电池常用的染料P1、香豆素343（C343）等，对红外光的吸收有限，因此现在组合的这类p-n型染料敏化太阳能电池也不能充分吸收红外这部分的光。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种p-n型叠层染料量子点敏化太阳能电池的制备方法，所得太阳能电池光电转化效率较高。

本发明解决所述技术问题所采用的技术方案是：一种p-n型叠层染料量子点敏化太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：

(1)取导电玻璃Ⅰ，采用刮涂法，将TiO₂浆料沉积于导电玻璃Ⅰ表面，使之成TiO₂薄膜，经420～500℃烧结30～60分钟，形成TiO₂光阳极；

所述TiO₂浆料成膜厚度为3～5µm；TiO₂浆料的溶剂为无水乙醇或者松油醇；TiO₂浆料的固液比，即TiO₂与溶剂的质量比=1:2～4。

(2)另取导电玻璃Ⅱ；

采用刮涂法，将NiO浆料沉积于导电玻璃Ⅱ表面，使之成为NiO薄膜；或者采用电化学沉积法，将Cu₂O沉积于导电玻璃Ⅱ表面，使之成为膜；

经400～550℃烧结30～60分钟制备光阴极；

进一步，刮涂法制备的NiO薄膜厚度为3～5µm；NiO浆料的溶剂为无水乙醇和松油醇的混合溶液；NiO浆料的固液比，即NiO与溶剂的质量比=1:4～5。所述溶剂中无水乙醇和松油醇的质量比=1:1~2。

采用电化学沉积法制备Cu₂O薄膜，电解液为CuSO₄溶液和DL-乳酸溶液的混合溶液，CuSO₄和DL-乳酸的摩尔比=1:15~18，所述混合溶液的PH值在10~12，温度在55~65℃，沉积电位为-3.5~-4V。

(3)将步骤（1）所制得的TiO₂光阳极浸入N719染料[即二-四丁铵顺式-双(异硫氰基)双(2,2′-联吡啶-4,4′-二羧基)钌(II)]中16~24h，形成染料敏化的TiO₂光阳极；

所述N719染料溶解在无水乙醇中，N719染料在无水乙醇中的摩尔浓度为0.3×10^-3-0.5×10^-3 mol/L。

(4)采用连续离子层吸附反应法在步骤（2）所得光阴极上沉积量子点材料，形成量子点敏化的光阴极。

所述量子点材料为PbS、PbSe、PbTe、Ag₂S或Ag₂Se量子点；

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Ag₂Se、Ag₂S、PbS或PbSe、PbTe）阳离子溶液中的阳离子（如Ag⁺，Pb²⁺）及阴离子溶液中的阴离子（如Se^2-，S^2-，Te^2-）的浓度均为0.02~0.5mol/L(优选0.04~0.2mol/L，更优选0.04mol/L)。浓度过高量子点团聚严重，浓度过低难以吸附足量的量子点。

连续离子层吸附反应法制备量子点的过程中，按量子点化学式中元素的配比，所述阳离子溶液中的阳离子与阴离子溶液中的阴离子的摩尔浓度比为2:1或1:1。

所述量子点溶液所采用的溶剂为甲醇、乙醇或水。