[发明专利]量子点薄膜及其制备方法和电池器件

说明书

本发明属于量子点技术领域，具体涉及一种量子点薄膜及其制备方法和电池器件。一种量子点薄膜，含有量子点，所述量子点表面结合有硫醇配体，所述量子点表面还结合有阳离子，且所述阳离子可与所述硫醇配体结合。本发明通将量子点薄膜中的量子点表面结合阳离子，这样能有效提高硫醇配体与量子点表面的金属元素的结合率，进而有效增加量子点表面硫醇配体流动带动量子点表面金属原子流动造成的表面缺陷，从而提高量子点薄膜的光吸收强度，改善电池光伏器件的效率。

技术领域

本发明属于量子点技术领域，具体涉及一种量子点薄膜及其制备方法和电池器件。

背景技术

量子点具有较大的比表面积，预示着量子点的电学和光学性质被表面电子状态所主导，尤其是带隙的电子态；因此，理解和控制量子点表面的电子态、并利用这些电学特性做一些实际应用是一个重要的研究课题。

胶体半导体量子点的电学性质较为重要，其主要依赖胶体量子点表面的配体，采用不同的方法合成的胶体量子点，其表面所含的配体种类不同，这些配体对胶体量子点的分散性和表面电荷钝化非常关键。在利用胶体量子点制备光电器件时，需要将胶体量子点制备成量子点固态膜，同时根据器件需求也会将量子点固态膜的绝缘长链配体交换成短链配体，以改善量子点固态膜的传导性，短链配体能够显著改善量子点固态膜的电传导性。目前，配体对量子点固态膜影响的研究主要集中在量子点表面配体的化学性质上(如配体的官能团、配体的表面结合特性、配体分子的长度等)，然而覆盖在量子点表面对配体分子的物理状态(即配体的宏观状态：固态或液态)对量子点固态膜的电学性质影响的研究还没报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种量子点薄膜及其制备方法和电池器件，旨在解决目前利用表面配体的化学性质来改善量子点薄膜的光吸收的效果有限的技术问题。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明一方面提供一种量子点薄膜，含有量子点，所述量子点表面结合有硫醇配体，所述量子点表面还结合有阳离子，且所述阳离子可与所述硫醇配体结合。

相应地，一种量子点薄膜的制备方法，包括如下步骤：

提供第一量子点溶液，所述第一量子点溶液中含有表面结合有初始配体的量子点；

提供阳离子前驱体，将所述阳离子前驱体加入到所述第一量子点溶液中，进行钝化处理，得到第二量子点溶液；

提供硫醇配体，将所述硫醇配体加入到所述第二量子点溶液中，进行表面配体交换，得到第三量子点溶液；

将所述第三量子点溶液沉积在基片上，得到所述量子点薄膜。

本发明另一方面提供一种电池器件，包括量子点吸光层，所述量子点吸光层为本发明的上述量子点薄膜或本发明的上述制备方法制得的量子点薄膜。

本发明提供的量子点薄膜，根据其在高于硫醇配体的固液临界温度T_m(即硫醇配体的熔点)时产生荧光强度淬灭并且发生红移的原理，通过增加量子点表面的金属原子的流动来提高量子点表面的缺陷的形成，进而提高深能级捕获；即通将量子点薄膜中的量子点表面结合阳离子，这样能有效提高硫醇配体与量子点表面的金属元素的结合率，进而有效增加量子点表面硫醇配体流动带动量子点表面金属原子流动造成的表面缺陷，从而提高量子点薄膜的光吸收强度，改善电池光伏器件的效率。

本发明提供的量子点薄膜的制备方法，首先向量子点混合液中添加适量的阳离子前躯体对量子点进行钝化，使量子点表面富含阳离子，然后再添加适量的含有巯基短链的硫醇配体进行配体交换，得到量子点表面富含阳离子且量子点表面连接有短链配体的量子点(阳离子能够有效提高硫醇配体与量子点表面的金属原子的结合率，进而有效增加了表面硫醇配体流动带动表层金属原子流动造成的表面缺陷)，最后利用该类量子点制备量子点固态膜，该制备方法不仅简单操作简单、易重复，而且能够改善量子点薄膜的吸光强度进而改善电池光伏器件的效率。