[發明專利]一種環保無重金屬量子點太陽能電池及其制作方法

有效

• 申請號: 201310665055.X
• 申請日: 2013-12-09
• 公開（公告）號: CN103618047A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 張宇;翟微微;劉文閆;于偉泳;王一丁;張佳全;張鐵強;林曉瓏;高文竹;馮毅
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/46;H01L51/48
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 朱世林;王壽珍

1.一種環保無重金屬量子點太陽能電池，主要由基底、正極、空穴收集層、光敏層、收集層和負極組成，其特征在于：所述正極為ITO電極（2），將其沉積在基板（1）上，ITO）電極（2）和基板（1）能使太陽光透過，所述空穴收集層為具有極強導電性能的聚(3,4-亞乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)

（Poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfonate)縮寫PEDOT:PSS）層（3），將其旋涂在ITO電極（2）上，所述光敏層為位于PEDOT:PSS層（3）之上的CuInS₂/ZnS?QDs層（4），所述收集層為在CuInS₂/ZnS?QDs層（4）上旋涂的ZnO納米薄膜層（5），所述負極為在ZnO納米薄膜層（5）上蒸鍍的Al電極（6）。

2.一種如權利要求1所述的環保無重金屬量子點太陽能電池的制作方法，其特征在于：

首先，將帶有ITO電極（2）的基板（1）用超聲凈洗，在150℃下烘烤10分鐘后，進行紫外線處理；

其次，通過旋涂方法將PEDOT:PSS層（3）旋涂在ITO電極（2）上，旋涂厚度為30nm，接著在N₂環境下150℃退火10分鐘；

第三，在PEDOT:PSS層（3）上，旋涂CuInS₂/ZnS?QDs層（4），在旋涂過程中以120℃進行退火，以去除溶液中的溶劑；

第四，在CuInS₂/ZnS?QDs層（4）上旋涂ZnO納米薄膜層（5）：使用勻膠機在CuInS₂/ZnS?QDs層（4）上旋涂25nm?ZnO納米薄膜層（5），在80℃的烤盤上退火30分鐘；

最后，采用熱蒸鍍的方法在ZnO納米薄膜層（5）上形成150nm的Al電極（6），這樣就完成了環保無重金屬量子點太陽能電池的制作。

3.如權利要求2所述的一種環保無重金屬量子點太陽能電池的制作方法，其特征在于：

所述CuInS₂/ZnS?QDs的合成方法，是用4mL的1-十八烯（octadecene縮寫ODE）稀釋1mL的銅銦硫（CuInS₂）膠質量子點溶液，并且脫氣三次，將0.4mmol的硬脂酸鋅和0.4mmol的硫溶解到三基辛溶液中，在210攝氏度下將4mL的ODE逐滴加入反應溶液中，整個加入過程超過20分鐘。

4.如權利要求2所述的一種環保無重金屬量子點太陽能電池的制作方法，其特征在于：

首先，所述銅銦硫（CuInS₂）的合成方法，是在空氣中將0.26gCu(acac)₂和0.41g?In(acac)₃添加到裝有7mL的3,3,-二氯聯苯胺（3,3,-dichlorobenzidine縮寫DCB）的量程為25mL的三口燒瓶中，在另一個量程為25mL的三口燒瓶中將0.064g的硫溶解到3mL?DCB中。

其次，將兩個燒瓶連接到Schlenk?line玻璃管，在室溫下用30分鐘抽取真空，以排除氧氣和水分。

第三，接著在60攝氏度下通入30分鐘的N₂，將0.5mL至2mL的OLA添加到(Cu，In)-DCB混合液。

最后，同時將兩個燒瓶加熱到110攝氏度后混合，在操作期間要保持一直通有N₂氣體，反應1小時以后，冷卻至室溫，用過量的乙醇對量子點進行提純。

5.如權利要求2所述的一種環保無重金屬量子點太陽能電池的制作方法，其特征在于：

所述ZnO納米薄膜層（5）的ZnO納米晶通過以下方式制作，將30mL0.08mol/L的無水醋酸鋅/乙醇溶液加熱至沸騰，保持20分鐘，然后把溶液降溫至室溫，注入10mL0.5mol/LNaOH/乙醇溶液，在室溫下生長約12小時，經提純后，得到ZnO納米晶，并分散在乙醇中。

6.如權利要求2所述的一種環保無重金屬量子點太陽能電池的制作方法，其特征在于：

所述步驟一中的超聲凈洗包括：分別置于清洗液、去離子水、丙酮和異丙醇中清洗2次，每次15分鐘。