[发明专利]一种PbS量子点光吸收层的制备方法及其应用和太阳能电池

说明书

本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种PbS量子点光吸收层的制备方法及其应用和太阳能电池。本发明采用乙酸锌作为添加剂，相比于传统的乙酸铵来说，乙酸锌对于吸收峰大于1100nm的PbS胶体量子点(CQD)仍然有效，其与CQD表面的作用更强，更有利于促进CQD的配体交换和相转移过程，使CQD表面没有油酸残留，这更有利于太阳能电池中载流子的传输，使太阳能电池的效率得到显著提升，特别是电流得到大幅度增加；且本发明使用的基于乙酸锌添加剂的配体交换，操作更简单，省时，易行。

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种PbS量子点光吸收层的制备方法及其应用和太阳能电池。

背景技术

铅硫族(PbX，X＝S，Se，Te)胶体量子点(CQD)具有成本低、可溶液处理、摩尔消光系数高以及带隙随尺寸可调等各项优点，在光电器件中得到广泛应用。PbX CQD在太阳能电池中的应用备受关注，PbX CQD具有较大的激子波尔半径，增大CQD尺寸可使其吸光范围轻松调节至近红外区域，从而提高太阳光的利用率，有望成为新一代高效稳定的太阳能电池。

CQD合成后，表面由长链绝缘配体包覆，当CQD用于太阳能电池时，长链绝缘体会降低CQD间的导电性，通常用卤化物、有机小分子等短链导电配体替换长链的绝缘配体。传统技术中通常基于乙酸铵添加剂来促进配体的交换。但是，乙酸铵添加剂只对吸收峰在1100nm之前的CQD有效，若其用于吸收峰在1100nm之后的CQD配体交换过程，会使CQD的配体交换仍然不充分，极大的影响了太阳能电池的性能。因此，如何促进CQD的配体交换过程是提升近红外量子点太阳能电池性能的重要环节。

发明内容

本发明的目的在于提供一种PbS量子点光吸收层的制备方法及其应用和太阳能电池，所述PbS量子点光吸收层的制备方法可以促进CQD的配体交换，提高太阳能电池的性能。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种PbS量子点光吸收层的制备方法，包括以下步骤：

将PbO、油酸和十八烯混合，通入氮气，第一加热，得到铅前驱体；

将所述铅前驱体和六甲基二硅硫烷溶液混合进行成核生长反应后，加入丙酮去除上清液，得到PbS胶体量子点；

将所述PbS胶体量子点、正己烷和丙酮混合，进行第一离心，去除上清液，加入正己烷进行第二离心后干燥，与正辛烷混合，得到油酸包覆的PbS胶体量子点溶液；

将碘化铅、乙酸锌和二甲基甲酰胺混合后，与所述油酸包覆的PbS胶体量子点溶液混合，静置，去除上层清液，加入正辛烷，去除上层清液，加入甲苯，离心，得到胶体量子点；

将丁胺和二甲基甲酰胺的混合液与所述胶体量子点混合，得到胶体量子点墨水；

将所述胶体量子点墨水涂覆至基底表面，第二加热，得到所述PbS量子点光吸收层。

优选的，所述PbO的质量、油酸的体积和十八烯的体积比为(0.4～0.5)g：(6～10)mL：(16～20)mL；

所述PbO的质量与所述六甲基二硅硫烷溶液的体积比为(0.4～0.5)g：(0.20～0.24)mL。

优选的，所述PbO、油酸和十八烯混合的温度为110～130℃，时间为25～35min；

所述成核生长反应的温度为90～100℃。

优选的，所述第一离心和第二离心的转速独立的为8000～10000rpm，时间独立的为3～8min。

优选的，所述油酸包覆的PbS胶体量子点溶液中油酸包覆的PbS胶体量子点的浓度为6～50mg/mL。

优选的，所述胶体量子点墨水的浓度为250～350mg/mL。