[發明專利]一種量子點敏化薄膜太陽能電池沉積儀

有效

• 申請號: 201310172762.5
• 申請日: 2013-05-10
• 公開（公告）號: CN103295794A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 劉震;吳兵;王可;朱曉光;王兆明;賈俊輝;劉玲;陳莉;孔明光
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: H01G9/20
• 分類號: H01G9/20;C25D7/12
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術領域??

????本發明涉及一種量子點敏化薄膜太陽能電池沉積儀。

背景技術??

光電電池制備技術是為了解決全球能源危機而逐漸發展起來的。當今，能源的短缺和環境污染的不斷惡化成為人們所面臨的重要問題，各國政府都致力于加強環境保護和開發新能源。太陽能是一種取之不竭的清潔能源，如今越來越多的人致力于太陽能電池開發和制備的工作。

然而，目前大部分太陽能電池的轉換效率都遠遠低于其理論預測值，在光能轉化為電能過程中有很大部分的光能浪費掉了。量子點敏化電池利用量子點作為光捕獲劑，由于量子點存在多重激子效應，可以提高電池的光電流和光電轉換效率；同時，量子點的合成方法比較簡單，控制不同的反應條件可以制備出不同尺寸的納米微粒。通過改變量子點的尺寸，可以使其熒光光譜覆蓋整個可見光區域。除此之外，量子點還具有光穩定性好、顏色可調、不易降解、能溶于水、毒性低等優點，是有機染料的理想替代。因此，量子點敏化電池的研究和制備吸引了廣泛的關注。

量子點的制備方法包括金屬有機化合物熱分解法、均勻沉淀法、溶膠-凝膠法、化學浴沉積法(CBD)、連續離子層吸附反應(SILAR)法和電化學沉積法等。其中，連續離子層吸附反應法和電化學沉積法對制備條件要求低，操作簡單，在常溫下就能合成離子點，因而被廣泛的使用。

連續離子層吸附反應法的原理是先將半導體納晶薄膜基底浸入含有陽離子反應物的溶液（電解液）中，一段時間后取出再浸入有機物如乙醇溶液（清洗液）中，以去除表面吸附的多余反應物離子；隨后又浸入含有陰離子反應物的溶液（電解液）中進行一段時間的反應，取出再浸入乙醇溶液（清洗液）中清洗。如此為一個循環，實驗中可以通過調控循環的次數和沉積時間來控制量子點的尺寸。這種方法的優點是在常溫下不需要使用有機溶液，在水溶液中就能合成量子點，并能將量子點直接組裝在含有中孔結構的納晶薄膜上。

電化學沉積法的工作原理是在外加電場的作用下，溶液中粒子受電場驅動，在陽極基底上被氧化，在陰極基底上被還原，使得粒子從溶液中析出并在基底上沉積。通過電化學沉積法能夠在薄膜基底上均勻沉積量子點，制備出高效的量子點敏化太陽能電池膜層。此種方法具有成膜快，被鍍件（用于被沉積薄膜的基底）形狀不受限制，薄膜厚度均勻，并且其厚度在較大范圍內可控等優點。

目前，在大多數實驗室用這兩種方法制備量子點敏化電池都是手動完成上述操作。手工操作不僅耗費大量時間，而且無法控制單次循環時間，從而導致沉積的精度不高。另外，操作人員長時間做大量重復性工作，極易疲勞，容易出錯；特別是在使用電化學沉積法制備時，還存在著用電安全隱患。因此，我們期待發明一種沉積裝置，以克服傳統手工操作方法的缺失，確保精度的同時能夠提高效率。本發明人經過不斷的設計，并經過反復試作樣品及改進后，終于創設出確有實用價值的此項發明。

發明內容：

本發明要解決的技術問題為：克服現有的量子點敏化太陽能電池手工操作方法的局限性，提供一種自動垂直移動基底，水平旋轉移動燒杯，實現基底與燒杯中不同種類的電解液或清洗液的浸潤和脫離，并能夠輸出隨時間函數變化的沉積電壓的量子點敏化薄膜太陽能電池沉積儀。

為解決本發明的技術問題，所采用的技術方案為：

一種量子點敏化薄膜太陽能電池沉積儀，其特征在于：包括有機箱，機箱中設有控制器，還包括有在有電沉積工作方式下使用的陽極（Pt金屬片）、陰極（FTO基底）或無電沉積工作方式下使用的玻璃基底、電解液和清洗液；機箱的上部設有垂直升降絲桿、等分承載盤，垂直升降絲桿的底部連接有垂直步進電機，垂直升降絲桿的頂部螺旋套裝有聯軸器，聯軸器的一端向下垂直固定有螺母夾具，螺母夾具的下端中部固定有玻璃基底，位于玻璃基底的兩側的螺母夾具上分別固定有陰極、陽極；等分承載盤的過圓心的等分線兩端處連接有定位擋板，等分承載盤的底部與水平旋轉步進電機相連接，所述的垂直步進電機、水平旋轉步進電機均位于機箱內部，承載盤上環形均勻置有裝有電解液和清洗液的燒杯，所述的玻璃基底、陰極、陽極位于等分承載盤的電解液或清洗液的燒杯上方；所述的機箱上位于垂直升降絲桿與等分承載盤之間還固定有定位傳感器；所述的控制器包括有主控模塊以及與主控模塊電連接的程控可變電源、垂直步進電機驅動器、水平旋轉步進電機驅動器，陰極、陽極均與程控可變電源連接，垂直步進電機、水平旋轉步進電機分別與垂直步進電機驅動器、水平旋轉步進電機驅動器連接，主控模塊還與定位傳感器、上位計算機連接。