[发明专利]一种致密硫化铅量子点薄膜敏化二氧化钛纳米棒阵列的复合光阳极结构及制备方法

说明书

一种致密硫化铅量子点薄膜敏化二氧化钛纳米棒阵列的复合光阳极结构及制备方法，涉及一种复合光阳极结构及制备方法，其特征在于，致密硫化铅量子点薄膜敏化二氧化钛纳米棒阵列的复合光阳极结构及制备方法是由氟掺杂SnO2导电玻璃、二氧化钛纳米棒阵列和驱体溶液组成；所述的驱体溶液由铅盐溶液即A溶液、硫化钠溶液即B溶液和乙二硫醇溶液即C溶液组成。

技术领域

本发明涉及一种复合光阳极结构及制备方法，尤其涉及一种致密硫化铅量子 点薄膜敏化二氧化钛纳米棒阵列的复合光阳极结构及制备方法。

背景技术

近年来，随着能源危机的不断加剧和环境污染的日益严重，清洁能源特别是 太阳能的开发利用受到各个国家的重视。我国明确提出到2020年底，太阳能发 电装机容量达到1.6亿千瓦，年发电量达到1700亿千瓦时。近几年来，量子点 敏化太阳能电池的研究进展迅速，最高光电转换效率已经达到16.6％。硫化铅量 子点具有较大的激子玻尔半径(18nm)、较高的光吸收系数和合适的禁带宽度， 因此硫化铅量子点敏化太阳能电池是一种很有潜力的太阳能电池。

目前，制备量子点的方法有物理法和化学法两种，其中化学法应用最为广泛， 而化学法又可细分为热注入合成和原位生长两种。热注入法需要在150-170℃的 高温和惰性气体保护条件下进行，而且需要使用毒性较大的硫源，不但操作步骤 繁琐，安全隐患也较多。原位生长法包括连续离子层吸附与反应法(SILAR)和化 学浴法，都需要把光阳极浸泡在溶液中保持一定时间，或者连续浸泡多次，以上 两种方法耗时较长，而且不易于控制量子点粒径。

发明内容

为此，本发明提供一种致密硫化铅量子点薄膜敏化二氧化钛纳米棒阵列的复 合光阳极结构及制备方法，用以克服现有技术中耗时较长，而且不易于控制量子 点粒径的问题。

本发明提供一种致密硫化铅量子点薄膜敏化二氧化钛纳米棒阵列的复合光 阳极结构及制备方法，是由氟掺杂SnO2导电玻璃、二氧化钛纳米棒阵列和驱体 溶液组成；所述的驱体溶液由铅盐溶液即A溶液、硫化钠溶液即B溶液和乙二硫 醇溶液即C溶液组成。

进一步地，所述致密硫化铅量子点薄膜敏化二氧化钛纳米棒阵列的复合光阳 极结构及制备方法是按以下步骤进行的：

一、氟掺杂SnO2导电玻璃的裁切和清洗，将导电玻璃裁切成1.5cm*2.0cm， 分别使用NaOH的饱和异丙醇溶液、重铬酸钾和浓硫酸的水溶液浸泡6小时，以 除去玻璃表面油脂和污染物；接着在超声振荡器内，使用市售洗洁精的水溶液继 续清洗导电玻璃30分钟，最后分别用去离子水、无水乙醇超声清洗导电玻璃各 1次，每次30分钟；以上过程结束，则用吹风机吹干，置于洁净的盒子保存；

二、溶剂热法制备二氧化钛纳米棒阵列；以钛酸四异丙酯或钛酸正四丁酯 为钛源，以浓盐酸水溶液为溶剂，通过溶剂热法在包覆了二氧化钛致密层的FTO 上生长二氧化钛纳米棒阵列，溶剂中浓盐酸与去离子水体积比为1:1-1:2，制备 温度150-180℃，制备过程持续30分钟到100分钟；经自然降温后，用大量去 离子水和乙醇冲洗生长有二氧化钛纳米棒阵列的导电玻璃；

三、配制易溶于水的铅盐溶液即A溶液、硫化钠溶液即B溶液、和乙二硫 醇溶液即C溶液。A溶液：将0.0828g的Pb(NO3)2溶入2.5mL的去离子水中， 搅拌完全，再向其中加入47.5mL的甲醇，便获得50mL浓度为0.005mol/L的 Pb(NO3)2溶液。B溶液：硫化钠溶液中无水甲醇和去离子水的体积比为95：5； 将九水合硫化钠溶于去离子水中，制备得到0.1mol/L的硫化钠水溶液。然后分 别移取一定量的该溶液和去离子水添加到甲醇中，得到0.002mol/L的硫化钠溶 液。C溶液：将1,2-乙二硫醇(乙二硫醇)加入到无水乙醇中得到1％体积分数的乙二硫醇溶液；