[发明专利]基于钛网的柔性量子点敏化太阳能电池的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，特别是涉及到一种基于钛网的柔性量子点敏化太阳能电池的制备方法。

背景技术

太阳能电池可以提供足够的能量满足当前世界的需求，但是与化石燃料相比，制造出更高效、更有竞争力光伏系统仍然是一个巨大的难题。为了解决这个问题，将太阳能转化为电能的新策略正在发展。自从O'Regan and 在1991年做出了第一个创造性突破，在过去的二十多年中，染料敏化电池被各国广泛深入地研究。虽然据Yella等人报道，染料敏化电池的最高效率已经达到12.3％，但是其敏化剂昂贵且不稳定的缺点，限制了它在工业方面的实际运用。比起染料敏华的电池，量子点敏华太阳能电池拥有制作简单，价格低廉，可产生多个激子，带宽可调，光吸收效率高的优点。比如，CdSe量子点带宽为1.73eV，大部分可见光都在其可吸收范围之内。

经调研，已经被报道的纳米敏化太阳能电池大多采用多空TiO₂和ZnO为基底，以承载敏化剂。相比于TiO₂，ZnO拥有与之近似的带隙，而且可以在低温下被制备，电子迁移率高，可以加快电子运输，减少电子复合。最近几年，一系列不同形貌的ZnO纳米结构被科研人员发现并运用以提升光吸收效率，比如纳米花、纳米片、纳米森林、纳米点和纳米线等。其中，ZnO纳米片因为拥有多空网状结构、大表面积、光散射等优点，可以作为光伏和光催化的理想材料，已经引起了科研人员的广泛注意。但是，大多数的已经被报道的基于ZnO纳米片的量子点敏化太阳能电池的光电转化效率，都低于5％。为此我们发明了一种新的基于钛网的柔性量子点敏化太阳能电池的制备方法，解决了以上技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种光电转化效率高，生产成本低廉，研究价值大的基于钛网的柔性量子点敏化太阳能电池的制备方法。

本发明的目的可通过如下技术措施来实现：基于钛网的柔性量子点敏化太阳能电池的制备方法，该基于钛网的柔性量子点敏化太阳能电池的制备方法包括：步骤1，制备生长在钛网上的ZnO纳米片阵列；步骤2，制备ZnO/ZnSe/CdSe电极；步骤3，制备多硫化物固态电解质；步骤4，制备Cu₂S对电极；步骤5，进行电池的封装。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

步骤1包括清洁钛网，制备、涂抹种子液，放在生长液中生长三个步骤。

清洁钛网的步骤包括：将裁剪下的钛网放置于盛有浓盐酸的烧杯中，超声清洗10分钟，然后依次用去离子水和酒精清洗两次，最后在室温下氮气中烘干，钛网表面呈亮白色，有光泽，无可见污染物，表明钛网清洗干净。

制备ZnO种子液的步骤包括：将0.02M的乙酸锌和0.02M的氢氧化锂混合，经搅拌混合后，完全溶解，得到无色透明无沉淀的溶液，即为ZnO种子液；涂抹ZnO种子液的步骤包括：用镊子将清洁后的钛网轻轻浸没于盛有种子液的烧杯中，轻轻摆动约1分钟，使其完全与种子液接触；而后拿出，用力快速甩干，直至表面无明显液体为之，然后置于氮气中吹干剩余的水分，最后放在烧结炉中在350℃下退火15分钟，冷却取出后，可以看到钛丝表面有一层均匀的白色附着物，即为ZnO种子层。

生长ZnO纳米片阵列结构的步骤包括：将0.2M硝酸锌和1M的尿素溶解在去离子水中，在搅拌机的辅助下使其完全溶解，得到ZnO生长液，将生长有种子层的钛网倾斜放置于反应釜中，倒入生长液使其完全浸没钛网，放置于干燥箱中90℃加热12个小时，取出后，用去离子水冲洗，在室温下晾干，再在450℃下退火1小时，去除残余的有机物。

在步骤2中，首先制备ZnO/ZnSe电极，将生长有ZnO纳米片的钛网，浸没在盛有12mM硒粉和24mM硼氢化钠的Se^2-离子水溶液中，在55℃下保温30分钟，得到厚度适中的ZnSe纳米层。

在步骤2中，将ZnO/ZnSe电极进一步放在盛有80mM硝酸镉的溶液中，在55℃下保温15分钟到4小时不等，得到不同厚度的CdSe纳米层，最后，将样品轻轻放在去离子水溶液中清洗，在60℃的空气中烘干。

在步骤3中，将1M硫化钠、1M硫单质和0.1M氢氧化钠溶解在去离子水中，在80℃下搅拌2小时，得到透明橙红色液体，即为电解质。