[發明專利]包含第Ⅳ-Ⅵ族半導體核-殼納米晶的光伏電池

無效

• 申請號: 200880120105.3
• 申請日: 2008-12-14
• 公開（公告）號: CN102308393A
• 公開（公告）日: 2012-01-04
• 發明（設計）人: E·利弗斯茲;V·依拉利斯
• 申請（專利權）人: 泰克尼昂研究開發基金有限公司;默克專利股份公司
• 主分類號: H01L31/0352
• 分類號: H01L31/0352;H01L31/0232;H01L31/032;H01G9/20;H01L31/055
• 代理公司: 北京市鑄成律師事務所 11313
• 代理人: 于曉霞

1.一種包含作為光活性成分的第IV-VI族半導體納米晶的光伏電池，其中所述納米晶是：

(i)核-殼半導體納米晶，其每一個包含具有選定帶隙能的第一IV-VI族半導體材料的核和由第二IV-VI族半導體材料組成的核外覆殼；或

(ii)核-合金化殼半導體納米晶，其每一個包含具有選定帶隙能的第一IV-VI族半導體材料的核和由所述第一IV-VI族半導體材料與第二IV-VI族半導體材料的合金組成的核外覆合金化殼。

2.如權利要求1所述的光伏電池，其中所述納米晶是核-殼半導體納米晶。

3.如權利要求1所述的光伏電池，其中所述納米晶是核-合金化殼半導體納米晶。

4.如權利要求1所述的光伏電池，其中所述納米晶為球形或棒形。

5.如權利要求1所述的光伏電池，其中核和核外覆殼，如果存在的話，它們每一個獨立地具有AB或AC的結構；以及所述核外覆合金化殼，如果存在的話，由AB_xC_1-x結構的合金組成，其中A是Pb；B和C各自獨立地是S、Se或Te；x是B的摩爾分數且1-x是C的摩爾分數，x在其中x＜1且x＞0的范圍內逐漸變化。

6.如權利要求1所述的光伏電池，其中所述核半導體材料的帶隙能在紅外范圍內。

7.如權利要求6所述的光伏電池，其中所述核半導體材料是PbS、PbSe或PbTe，優選PbSe；所述核外覆殼，如果存在的話，由PbS、PbSe或PbTe制成，優選PbS；以及所述核外覆合金化殼，如果存在的話，具有PbSe_xS_1-x結構，其中x是Se的摩爾分數且1-x是S的摩爾分數，x在其中x＜1且x＞0的范圍內逐漸變化。

8.如權利要求7所述的光伏電池，其中(i)所述納米晶是核-殼半導體納米晶，所述核半導體材料是PbSe且核-外覆殼由PbS制成；或(ii)所述納米晶是核-合金化殼半導體納米晶，所述核半導體材料是PbSe且核-外覆合金化殼材料具有PbSe_xS_1-x結構，其中x是Se的摩爾分數且1-x是S的摩爾分數，x在其中x＜1且x＞0的范圍內逐漸變化。

9.如權利要求1所述的光伏電池，其中所述納米晶中的每一個是核-合金化殼半導體納米晶，所述合金化殼表現出晶格間距的逐漸變化和/或介電常數的逐漸變化。

10.如權利要求1所述的光伏電池，其中所述第IV-VI族半導體納米晶具有在800-3500納米的光譜范圍內的可調單激子吸收。

11.如權利要求1所述的光伏電池，其中所述納米晶的尺寸在大約2至大約50納米，更優選大約2納米至大約20納米的范圍內。

12.如權利要求1所述的光伏電池，其中所述第IV-VI族半導體納米晶具有導致多載流子生成的在紫外和可見光譜區域內激發的碰撞電離過程，由此能夠獲得覆蓋寬光譜范圍的吸收過程。

13.如權利要求1所述的光伏電池，其中所述第IV-VI族半導體納米晶具有有效的內部載荷子分離。

14.如權利要求1所述的光伏電池，其中所述納米晶表現出直徑低于5％的均方根偏差(RMSD)。

15.如權利要求1所述的光伏電池，其中所述納米晶表現出具有高于20％、優選高于40％，更優選高于60％，最優選大約80％的量子產率的光致發光。

16.如權利要求1至15中任一項所述的光伏電池，其中所述納米晶以單層薄膜堆積，夾在集電極之間并在p-i-n構型中起絕緣層的作用，其中所述納米晶的每一個中的有效內部電荷分離允許使載荷子遷移到相應的集電極。

17.如權利要求1至15中任一項所述的光伏電池，其中所述納米晶以雙層異質結堆積，所述雙層異質結包含具有促進供體-受體對的電荷傳輸的交錯能帶排列的納米晶的層與納米晶的第二層或導電聚合物膜的組合，其夾在集電極之間。