[发明专利]一种基于同步沉积量子点的全固态太阳能电池及其制备方法

权利要求书

1.一种基于同步沉积量子点的全固态太阳能电池，其特征在于：其器件结构为导电衬底/电子传输致密层/电子传输介孔层/量子点/空穴传输层/金属电极。

2.根据权利要求1所述的全固态太阳能电池，其特征在于：

所述电子传输致密层厚度为30-70nm；所述电子传输介孔层厚度为0.5-5μm。

3.一种权利要求1或2所述的基于同步沉积量子点的全固态太阳能电池的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1：导电衬底的清洗

将导电衬底按所需尺寸切割，并依次用洗洁精、去离子水、丙酮、乙醇、异丙醇超声10-30min，清洗完毕后用气枪将玻璃吹干，进一步用紫外臭氧清洗机处理10-30min，存放备用；

步骤2：致密层的制备

将步骤1清洗后的导电衬底置于匀胶机内，用移液枪吸取一定量的致密层前驱溶液滴在衬底上，依次以转速300-600rpm旋涂5-10s、转速1000-4000rpm旋涂10-50s，随后将衬底放在加热台上，100-150℃热处理5-10min，并进一步放进马弗炉中于450-550℃烧结15-60min；

步骤3：介孔层的制备

采用旋涂工艺在步骤2制备所得薄膜样品上旋涂介孔层浆料，以转速1000-4000rpm旋涂10-50s，重复3-5次，旋涂完毕后将薄膜于60-90℃烘干30-60min，并放进马弗炉中于450-550℃烧结15-60min；

步骤4：量子点的沉积

采用SILAR法在步骤3制备所得薄膜样品上同步沉积窄带隙和宽带隙量子点，即将薄膜依次浸入配制好的阳离子前驱溶液和阴离子前驱溶液中，每次浸没时间为0.5-5min，每次浸没取出均用甲醇充分冲洗、用氮气气枪吹干；重复该SILAR循环过程1-15次，以在薄膜上获得量子点沉积，沉积量可通过SILAR循环次数调控；

步骤5：空穴传输层的制备

采用旋涂工艺在步骤4制备所得薄膜样品上制备空穴传输层，以转速1000-4000rpm旋涂10-50s，随后放置于80-140℃的加热台上热处理5-30min；

步骤6：电极的蒸镀

将步骤5制备所得样品置于热蒸发装置，蒸镀金属电极，最终完成全固态太阳能电池的制备。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：

步骤1中，所述导电衬底为FTO、ITO或AZO导电玻璃。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：

步骤2中，所述致密层前驱溶液分别为相应钛源、锌源、锡源溶液；其中，钛源为0.1-0.5M双(乙酰丙酮基)二异丙基钛酸酯溶液，锌源为0.5-1.0M硝酸锌溶液，锡源为0.05-0.5M氯化锡溶液。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：

步骤3中，所述介孔层浆料是将粒径为10-80nm的氧化物纳米颗粒与乙基纤维素、松油醇按质量比1：(0.4～0.6)：(3.0～4.0)的比例混合，并结合磁力搅拌和超声手段以获得均匀分散的介孔层浆料；所述氧化物纳米颗粒为TiO₂、ZnO或SnO₂。

7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：

步骤4中，所述阳离子前驱溶液为制备窄带隙量子点和宽带隙量子点对应的混合阳离子前驱溶液；其中，窄带隙PbS和Ag₂S量子点对应的阳离子前驱溶液为Pb²⁺溶液或Ag⁺溶液；宽带隙CdS和ZnS量子点对应的阳离子前驱溶液为Cd²⁺溶液或Zn²⁺溶液或Cd²⁺和Zn²⁺混合溶液；所述阴离子前驱液为S^2-溶液。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：

步骤4中，阳离子前驱溶液中混合阳离子浓度之和与阴离子前驱溶液中S^2-浓度相同，为0.02-0.4M。