[發明專利]具有光子晶體結構的量子點敏化太陽能電池及其制備方法

無效

• 申請號: 201210075981.7
• 申請日: 2012-03-21
• 公開（公告）號: CN102610391A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 李嵐;李夢真;張曉松;徐建萍;李波;馮志軍;任志瑞;凌志
• 申請（專利權）人: 天津理工大學
• 主分類號: H01G9/04
• 分類號: H01G9/04;H01G9/035;H01G9/20;H01M14/00
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司 12002
• 代理人: 侯力

1.一種具有光子晶體結構的量子點敏化太陽能電池，其特征在于：由玻璃層、FTO導電層、光子晶體結構層和鉑對電極疊加構成，其中光子晶體結構層包括光陽極、電解液和吸附在光陽極上的量子點，光陽極的厚度為200納米-10微米。

2.根據權利要求1所述具有光子晶體結構的量子點敏化太陽能電池，其特征在于：所述光陽極材料為二氧化鈦。

3.根據權利要求1所述具有光子晶體結構的量子點敏化太陽能電池，其特征在于：所述電解液為硫離子/硫氧化還原對(S^2-/S_n^2-)，濃度為0.2-1mol/L。

4.根據權利要求1所述具有光子晶體結構的量子點敏化太陽能電池，其特征在于：所述量子點材料為硫化鎘。

5.一種如權利要求1所述具有光子晶體結構的量子點敏化太陽能電池的制備方法，其特征在于步驟如下：

1)利用開源軟件MPB進行數值模擬計算：用平面波展開法對光陽極材料的光子晶體結構進行能帶計算，找出其慢波頻率和帶隙頻率所在位置，然后選取吸收譜在慢波頻率、發射譜在帶隙頻率范圍內的量子點材料作為敏化劑；

2)將FTO玻璃進行預處理，將FTO玻璃切成12×30mm的玻璃片，用質量百分比濃度為98.3％的H₂SO₄與質量百分比濃度為30％的H₂O₂按體積比為4∶1的混合溶液在80℃下浸泡10min，然后用去離子水沖洗干凈；

3)采用自組裝法在洗凈的FTO玻璃片上制備光子晶體結構薄膜：自組裝法采用垂直沉積法，將FTO玻璃垂直插入質量百分比濃度為0.5-3％的聚苯乙烯微球懸浮液中，并將其靜置于溫度為44.5-45.5℃的干燥箱中生長3-6天；

4)采用循環化學浴沉積法組裝量子點：將長有光子晶體結構的薄膜放入具有陽離子反應物的硝酸鎘或硝酸鉛溶液中反應5分鐘，取出后用去離子水清洗以去除光子晶體薄膜表面多余的反應物，然后再浸入具有陰離子反應物硫化鈉的溶液中反應5分鐘，使量子點在光子晶體薄膜表面生成，將上述反應過程重復4次以得到足夠的量子點；

5)電解液的配置及電池的組裝：配制濃度為0.2-1mol/L的硫離子/硫氧化還原對電解液，用熱封薄膜制成框架結構夾在FTO玻璃與鉑電極之間，加熱后進行封裝，即可制得該太陽能電池。