[发明专利]一种提高量子点敏化太阳能电池光电转换效率的方法

摘要

本发明属于太阳能电池技术领域，具体的说涉及一种提高量子点敏化太阳能电池光电转换效率的方法，该方法利用浸泡法在ZnO纳米棒阵列光阳极表面修饰一层致密的有机自组装分子层（SAMs），具体包括以下步骤①、氧化锌纳米棒阵列的制备；②、沉积有机自组装单层膜（SAMs膜）；③、沉积CdS量子点敏化层；④、组装太阳能电池。本发明方法有效实现了ZnO光阳极与CdS量子点间界面改性，提高了电池的光电转换效率，同时该方法操作起来更加简单，反应温度低，成本低，利于大规模生产。

主权项

一种提高量子点敏化太阳能电池光转换效率的方法，该方法包括氧化锌纳米棒阵列的制备、沉积CdS量子点敏化层、组装太阳能电池，其特征在于：它还包括沉积有机自组装单层SAMs膜，所述沉积有机自组装单层SAMs膜是利用浸泡法在ZnO纳米棒阵列光阳极表面修饰一层致密的有机自组装分子层，具体步骤是：沉积有机自组装单层SAMs膜：在30℃恒定温度下配制20mL的摩尔浓度为1mmol/L～100mmol/L的SAMs原溶液，将制得的带有ZnO纳米棒阵列的ITO玻璃衬底分别浸入盛有SAMs原溶液的烧杯中，浸泡30s～5min，取出后，用浓度99％的乙醇溶液冲洗，晾干制得带有SAMs膜的ZnO纳米棒阵列光阳极待用；所述SAMs原溶液是0.01mol/L的3‑膦酰基丙酸(3‑PPA)乙醇溶液；所述氧化锌纳米棒阵列的制备方法是利用两步化学水浴沉积法，即通过醋酸锌溶液旋涂法在ITO玻璃衬底上沉积ZnO籽晶层，然后将带有籽晶层衬底置于硝酸锌和六亚甲基四胺的混合溶液的烧杯中，硝酸锌和六亚甲基四胺的摩尔比是1:1，带有籽晶层衬底与烧杯底部倾斜角度为45～70°，然后将烧杯保持在93℃恒温干燥箱中6小时，生长ZnO纳米棒阵列，制得带有ZnO纳米棒阵列的ITO玻璃衬底；所述沉积CdS量子点敏化层的方法是将带有SAMs膜的ZnO光阳极先浸入0.1mol/L的硝酸镉Cd(NO3)2·4H2O水溶液中浸泡5分钟，取出后用去离子水冲洗，接着再浸入0.1mol/L的硫化钠Na2S·9H2O水溶液中浸泡5分钟，取出后再用去离子水冲洗，此为一个循环，重复6～12次循环后，在空气中晾干即得CdS量子点敏化后的ZnO光阳极；所述组装太阳能电池的方法是将得到的CdS量子点敏化后的ZnO光阳极与Pt/ITO组装成三明治结构，并注入碘离子电解液，形成带有SAMs膜的CdS量子点敏化ZnO纳米棒阵列的太阳能电池，所述Pt层的厚度为20nm。