[實用新型]一種固態量子點敏化太陽電池

有效

• 申請號: 201320240609.7
• 申請日: 2013-05-08
• 公開（公告）號: CN203277100U
• 公開（公告）日: 2013-11-06
• 發明（設計）人: 熊艷
• 申請（專利權）人: 長江大學;湖北飛宏新材料科技有限公司
• 主分類號: H01G9/028
• 分類號: H01G9/028;H01G9/04;H01G9/20
• 代理公司: 北京市中實友知識產權代理有限責任公司 11013
• 代理人: 熊成香

技術領域：

本實用新型涉及一種固態量子點敏化太陽電池，屬太陽電池結構設計應用技術領域。?

背景技術：

量子點敏化太陽電池（QDSSC）因其成本低廉和制備工藝簡單的特點而受到科技界的密切關注。量子點的尺寸效應，使人們可以通過對其晶粒尺寸的控制來調節太陽電池的光譜響應范圍，量子點的碰撞電離效應能使一個高能量的光子激發出兩個甚至多個熱電子，得到高于100%的量子產率。?

電解質是影響量子點敏化太陽電池光電轉換效率和穩定性的重要因素之一。目前通常使用的電解質為無機半導體電解質材料，其不足之處在于易揮發且有較高的毒性，使用聚合物作為電解質的固態染料敏化太陽電池可避免使用無機半導體電解質帶來的一些問題，且具有制備簡單、價格低廉、柔性、易于處理等優勢，一直以來都是研究的熱點。共軛聚合物由于其低成本、可進行溶液處理、可制備大面積器件等特點，在太陽電池等光電器件方面的應用倍受人們的關注。?

共軛聚合物如聚對苯乙炔(PPV)及其衍生物、聚噻吩(PT)及其衍生物(P3HT和P3OT)等，在有機太陽電池領域已得到廣泛的研究和應用。但目前采用的溶劑一般為有機溶劑，如甲苯、二甲苯、氯苯、氯仿、四氫呋喃等，這些有機溶劑的使用則會產生相應的環境污染，從而違背了開發太陽電池這一“清潔能源”原始初衷。?

當一般共軛聚合物被用作固態量子點敏化太陽電池的電解質時，這些疏水性的材料滲入親水性的量子點敏化的多孔TiO₂薄膜時，與薄膜的界面則不匹配，不利于電子的傳輸，從而影響了電池光電轉換效率的提高。?

發明內容：

為了克服現有技術的不足，本實用新型的目的在于提供一種固態量子點敏化太陽電池，采用水溶性共軛聚合物為固態電解質，氧化物多孔膜和納米粒子量子點敏化劑均是親水性的，避免了有機溶劑給環境帶來的負面影響，具有提高太陽電池的光電轉換效率、環境友好的特點。?

本實用新型是通過如下技術方案來實現上述目的的。?

本實用新型一種固態量子點敏化太陽電池由導電襯底、氧化物多孔膜、量子點敏化劑、固態電解質、金屬陰極、外回路組成；導電襯底采用氟錫氧化物（FTO）導電玻璃；在導電襯底氟錫氧化物（FTO）導電玻璃上制備有水溶性電子傳導材料氧化物多孔膜，其孔徑為10nm-500nm；在氧化物多孔膜上用水性溶液原位沉積法制有量子點敏化劑，量子點敏化劑滲透在氧化物多孔膜的孔內；在氧化物多孔膜表面涂布有親水性共軛聚合物固態電解質；在聚合物固態電解質的表面以濺射的方式制作有金屬陰極；導電襯底作為陽極和金屬陰極形成對電極，通過外回路連接。?

本實用新型與現有的技術相比具有如下有益效果：?

1、本實用新型的固態電解質為水溶性共軛聚合物，由水性溶劑取代了有機溶劑，避免了有機溶劑給環境帶來的負面影響，具有環境友好的特點。?

2、本實用新型的中氧化物多孔膜和納米粒子量子點敏化劑均是親水性的，更容易灌注水溶性的空穴傳導材料，并且與空穴傳導材料—水溶性共軛聚合物之間的界面接觸匹配更佳，有利于提高太陽電池的光電轉換效率。?

附圖說明：

圖1為本實用新型的總體結構示意圖。?

在圖中：1.導電襯底、2.氧化物多孔膜、3.量子點敏化劑、4.固態電解質、5.金屬陰極、6.外回路。?

具體實施方式：

下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明。?

本實用新型一種固態量子點敏化太陽電池由導電襯底1、氧化物多孔膜2、量子點敏化劑3、固態電解質4、金屬陰極5、外回路6組成；導電襯底1采用氟錫氧化物（FTO）導電玻璃；在導電襯底1氟錫氧化物（FTO）導電玻璃上制備有水溶性電子傳導材料氧化物多孔膜2，如TiO₂多孔膜，其孔徑為10nm－500nm，氧化物多孔膜2的結構為：由納米顆粒堆積而成的納米多孔結構或模板法得到的三維反蛋白石結構；在氧化物多孔膜2上用水性溶液原位沉積法制有量子點敏化劑3，量子點敏化劑3滲透在氧化物多孔膜2的孔內；在氧化物多孔膜2表面涂布有親水性共軛聚合物固態電解質4；在聚合物固態電解質4的表面以濺射的方式制作有金屬陰極5；導電襯底1作為陽極和金屬陰極5形成對電極，通過外回路6連接。?