[發明專利]用于太陽能電池的銦摻雜硫化鉛量子點敏化劑及制備方法

無效

• 申請號: 201210520527.8
• 申請日: 2012-11-29
• 公開（公告）號: CN103854874A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發明（設計）人: 鄒小平;黃宗波;周洪全
• 申請（專利權）人: 北京信息科技大學
• 主分類號: H01G9/20
• 分類號: H01G9/20;H01G9/042
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于太陽能技術領域，更具體涉及一種用于太陽能電池的摻雜量子點敏化劑及其制備方法。

背景技術

面對全球石化能源日益枯竭，取之不盡用之不竭的太陽能可以替代化石能源解決日益嚴重的能源危機問題。在各類新型太陽能電池中，染料敏化太陽能電池(DSSCs)以低成本、制作工藝簡單、相對較高的光電轉換效率而成為研究熱點(O’Regan，B.，M.，Nature，1991，353，737)。DSSCs是將吸附了染料的寬禁帶半導體納米晶薄膜作為正極，表面鍍有一層鉑的導電玻璃作為對電極，正極和對電極之間加入氧化-還原電解質形成的。染料分子吸收太陽光能，電子從基態躍遷到激發態，激發態上面的電子快速注入緊鄰的TiO₂導帶，染料中失去的電子很快從電解質中得到補償，進入TiO₂導帶中的電子最終進入導電膜，然后通過外電路到對電極產生光電流。然而，染料的穩定性還有待進一步的提高，而且價格也相對較高，所以采用價格便宜的窄禁帶無機半導體量子點作為敏化劑，可以降低電池的成本，提高穩定性，這種電池成為量子點敏化太陽能電池(QDSSCs)。一般染料吸收一個光子最多產生一個電子，量子點可以由一個高能光子產生多個電子，大大提高量子產率(Nozik，A.J.，PhysicaE，2002，14，115)。

但是目前利用量子點敏化的太陽能電池QDSSCs，其短路電流很低，導致其總體表現還低于DSSCs。為了提高QDSSCs的短路電流，開展了一系列對QDSSCs的改性工作，其中PbS、CdS量子點共敏化被廣泛研究，并在提高短路電流方面取得一定進展(Antonio?Braga，J.Phys.Chem.Lett.2011，2，454-460)。同時對光陽極半導體量子點進行摻雜也是一種常用的有效方法，CN102163502A公開了一種在CdS量子點中摻雜Ca雜質離子的方法，提高了CdS的導帶能級，有利于電子的傳輸；(Pralay?K.Santra，J.Am.Chem.Soc.2012，134，2508-2511)通過SILAR方法對CdS/CdSe中CdS摻雜Mn，取得較好效果。但是，目前通過SILAR方法對PbS/CdS共敏化太陽能電池中的PbS摻雜In作為敏化劑提高QDSSCs的短路電流的工作還未見報道。

發明內容

為了克服上述的缺陷，本發明提供了一種用于太陽電池的In摻雜PbS量子點敏化劑及其制備方法，以此改性PbS半導體量子點的光電特性，從而使得電子空穴可以更加快速的分離，進而提高太陽能電池的短路電流和光電轉換效率。

本發明是通過以下技術方案實施的：

用于太陽能電池的銦摻雜硫化鉛量子點敏化劑及制備方法，該方法是將In雜質原子摻雜到PbS半導體量子點中再與CdS量子點共同作為敏化劑組裝成量子點敏化太陽能電池。

所述方法的具體步驟為：

1)配備濃度為0.01M-1M含有PbS半導體量子點陽離子的可溶性鹽溶液，放入20-50℃的水浴中恒溫30-60min；

2)將含有In雜質原子的可溶性鹽溶液加入步驟1)配備的陽離子溶液當中，其中雜質原子與半導體量子點原子個數的比為1∶1-1∶1000；

3)配備濃度為0.01M-1M含有半導體量子點陰離子的可溶性溶液，放入20-50℃的水浴中恒溫20-60min；

4)將待敏化的寬禁帶半導體光陽極材料浸入步驟2)制備的溶液中1-60min，取出用相應溶劑沖洗之后，用氮氣吹干；

5)將步驟4)得到的光陽極材料浸入步驟3)制備的陰離子溶液中1-10min，取出用相應溶劑沖洗之后，用氮氣吹干，則在光陽極材料上形成In摻雜的PbS半導體量子點敏化劑層；

6)配備濃度為0.01M-1M含有CdS半導體量子點陽離子的可溶性鹽溶液，放入20-50℃的水浴中恒溫30-60min；

7)將步驟5)制得的In摻雜的PbS量子點敏化光陽極材料浸入步驟6)制備的溶液中1-10min，取出用相應溶劑沖洗之后，用氮氣吹干；

8)將步驟7)制得的光陽極材料浸入步驟3)制備的陰離子溶液中1-10min，取出用相應溶劑沖洗之后，用氮氣吹干，則在光陽極材料上形成In摻雜PbS和CdS量子點敏化劑層。