[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

说明书

本发明公开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。该电池由导电玻璃、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。将导电玻璃在含氮有机单体和2，6‑二氨基吡啶的混合溶液中进行水热处理；将由含氮有机单体、单质硫和苯酚组成的混合物粉末于导电玻璃表面并在氨气中进行热处理，混合物粉末在高温下发生热解反应，在导电玻璃表面生成石墨相氮化碳界面层，用氨水超声的方法去除杂，获得高质量的石墨相氮化碳界面层，再制备氧化物多孔膜，并经量子点敏化‑电池组装等工艺即可。在本发明中石墨相氮化碳界面层的设置，用以抑制量子点敏化太阳电池中的背传输反应，提高光电转换效率。

技术领域

本发明涉及一种量子点敏化太阳电池及其制备方法，具体地讲，涉及一种在导电玻璃和氧化物多孔膜之间设置一个由石墨相氮化碳构成的界面层，用以阻止导电玻璃和电解液的接触，从而抑制背传输反应，提高光电转换效率的量子点敏化太阳电池及其制备方法，属于太阳电池技术领域。

背景技术

太阳能由于具有“储量巨大、时间长久、环境友好、适用广泛”等特点，最有可能替代化石燃料，成为人类未来的理想能源形式。目前，人们利用太阳能的主要方法是制造太阳电池，将太阳能转化成电能加以利用。在种类繁多的太阳电池中，量子点敏化太阳电池由于具有光电转换效率高、制备工艺简单、原材料价格便宜等诸多优势，受到了各国研究人员的普遍关注。

虽然量子点敏化太阳电池具有上述的许多优势，但是其光电转换效率和商业应用标准相比还有一定差距。影响其效率进一步提高的原因之一是电池内部存在的背传输反应。具体来讲，量子点敏化太阳电池一般是由导电玻璃、氧化物多孔膜、量子点光敏化剂、电解液和对电极组成。而其中的电解液可以通过氧化物多孔膜中的孔隙渗透到导电玻璃处，并且和导电玻璃上的光生电子发生复合，形成所谓的背传输反应。以量子点敏化太阳电池中最为常用的多硫电解液(硫化钠和单质硫的混合溶液)为例，背传输反应的方程式为[(2x-2)e^-+S_x^2-→xS^2-]，反应机制如图1所示。背传输反应大大降低了光生电子的有效输出，严重影响了电池的光电转换效率。

由此可见，阻止电解液和导电玻璃的接触，可以有效降低光生电子和电解液的复合，抑制背传输反应，提高量子点敏化太阳电池的光电转换效率。利用在导电玻璃和氧化物多孔膜之间设置一个界面层的方法可以达到上述效果，但是其中界面层材料的选择对于最终电池性能的影响至关重要。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中量子点敏化太阳电池由于背传输反应降低其光电性能的问题，提供一种具有较高光电转换效率的量子点敏化太阳电池及其制备方法。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现：

一种具有石墨相氮化碳界面层的量子点敏化太阳电池，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。

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，厚度优选60—100nm。

所述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。

所述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。