[发明专利]一种具有石墨相氮化碳界面层的量子点敏化太阳电池及其制备方法

权利要求书

1.一种具有石墨相氮化碳界面层的量子点敏化太阳电池，其特征在于，自下而上由导电玻璃、石墨相氮化碳界面层、氧化物多孔膜、量子点光敏化剂、电解液和对电极组成；所述石墨相氮化碳界面层设置在导电玻璃和氧化物多孔膜之间，厚度为50-150nm，石墨相氮化碳界面层由石墨相氮化碳纳米片组成；氧化物多孔膜为二氧化钛多孔膜、二氧化锡多孔膜、氧化锌多孔膜、二氧化锆多孔膜或者五氧化二钽多孔膜中的一种；量子点光敏化剂为硒化镉量子点、硫化镉量子点、碲化镉量子点、硒化锌量子点、硫化锌量子点、碲化锌量子点、硒化铅量子点、硫化铅量子点或者碲化铅量子点中的一种；所述电解液为硫化钠和单质硫的溶液，其中溶剂为甲醇和水的混合溶液，甲醇和水的体积比为(1:3)-(3:1)，硫化钠的摩尔浓度为0.1-0.5mol·L^-1，单质硫的摩尔浓度为0.3-0.7mol·L^-1。

2.根据权利要求1所述的一种具有石墨相氮化碳界面层的量子点敏化太阳电池，其特征在于，石墨相氮化碳界面层厚度优选60—100nm。

3.根据权利要求1或者2所述的一种具有石墨相氮化碳界面层的量子点敏化太阳电池，其特征在于，所述导电玻璃为铟锡氧化物导电玻璃或者氟锡氧化物导电玻璃中的一种。

4.根据权利要求1或者2所述的一种具有石墨相氮化碳界面层的量子点敏化太阳电池，其特征在于，对电极为镀铂的铟锡氧化物导电玻璃或者镀铂的氟锡氧化物导电玻璃中的一种。

5.一种具有石墨相氮化碳界面层的量子点敏化太阳电池的制备方法，其特征在于，按照下述步骤进行：

步骤1，将导电玻璃置于装有混合溶液的高压反应釜底部且保持其导电面朝上，密封后置于100—160摄氏度下进行反应，其中混合溶液为含氮有机单体、2,6-二氨基吡啶均匀分散在醇类有机溶剂中制备而得，含氮有机单体为10—50质量份，2,6-二氨基吡啶为50—90质量份，醇类有机溶剂为100—120体积份，含氮有机单体为三聚氰胺、氨腈、双氰胺、尿素或者硫脲中的一种；

步骤2，将经过步骤1处理的导电玻璃置于陶瓷坩埚底部并保持其导电面朝上，将混合粉末平铺于导电面上，再将陶瓷坩埚置于管式气氛炉中，在氨气气氛中进行热解反应，自室温20—25摄氏度以5-25℃·min^-1的升温速率升温至400-600℃并保温1—6小时，随炉冷却至室温20—25摄氏度，其中混合粉末由50-130质量份含氮有机单体、20-40质量份单质硫和5-25质量份苯酚组成，含氮有机单体为三聚氰胺、氨腈、双氰胺、尿素或者硫脲中的一种；

步骤3，将经过步骤2处理的导电玻璃置于氨水中进行超声清洗，以在导电玻璃表面制得石墨相氮化碳界面层；

步骤4，将含有氧化物粉末的浆料涂覆在经过步骤3处理的带有石墨相氮化碳界面层的导电玻璃表面，待浆料干燥后经烧结得到氧化物多孔膜，在烧结过程中，所用气氛为氧气和氮气的混合气体，氧气和氮气的摩尔比为(1:5)-(5:1)，自室温20—25摄氏度以10-30℃·min^-1的升温速率升温至300-400℃并保温30-120min，随炉冷却至室温20—25摄氏度；

步骤5，将经过步骤4处理得到的带有石墨相氮化碳界面层和氧化物多孔膜的导电玻璃浸入量子点光敏化剂分散液中于避光条件下进行量子点敏化，制得光阳极；

步骤6，将步骤5中制得的光阳极和电解液、对电极一起进行封装，最终制成具有石墨相氮化碳界面层的量子点敏化太阳电池。

6.根据权利要求5所述的一种具有石墨相氮化碳界面层的量子点敏化太阳电池的制备方法，其特征在于，在步骤1中，醇类有机溶剂为常温20—25摄氏度下呈液态的醇类有机溶剂，如甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇、丙三醇、异丙醇或者异丁醇中的一种；含氮有机单体为20—35质量份，2,6-二氨基吡啶为70—80质量份，醇类有机溶剂为100—120体积份；将含氮有机单体、2,6-二氨基吡啶均匀分散在醇类有机溶剂中，于30-50℃下超声混合6-10h；导电玻璃为铟锡氧化物导电玻璃或者氟锡氧化物导电玻璃中的一种；反应温度为120—150摄氏度，反应时间为1—5小时，优选3—5小时。