[發明專利]Ag2Se量子點-染料共敏化太陽能電池的制備方法

有效

• 申請號: 201710164057.9
• 申請日: 2017-03-17
• 公開（公告）號: CN107039186B
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 楊英;張政;郭學益;高菁;潘德群
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H01G9/20
• 分類號: H01G9/20;H01G9/042
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 魏龍霞

本發明公開了一種Ag₂Se量子點?染料共敏化太陽能電池的制備方法：以巰基丙酸作為表面穩定劑，以聚乙烯吡咯烷酮或檸檬酸三銨為分散劑，將銀源和硒源以共沉積法于水相中合成Ag₂Se量子點，再將合成得到的Ag₂Se量子點分散于無水乙醇中，得到Ag₂Se量子點無水乙醇溶液；將光陽極依次浸泡于Ag₂Se量子點無水乙醇溶液和染料溶液中敏化，得到量子點?染料共敏化光陽極；在量子點?染料共敏化光陽極上制備電解質層與對電極，即得到Ag₂Se量子點?染料共敏化太陽能電池。本發明在染料敏華電池中引入Ag₂Se量子點，具有更寬的吸收光譜，其在光電器件中應用，使得光學器件保持較高的光電性能和光電轉換效率。

技術領域

本發明屬于染料敏化太陽能電池領域，尤其涉及一種Ag₂Se量子點-染料共敏化太陽能電池的制備方法。

背景技術

自1991年洛桑高等工業學院教授發明染料敏化太陽能電池(DSSC)并取得突破性進展以來，染料敏化太陽能電池就以其廉價的生產成本、易于工業化生產的工藝技術及廣闊的應用前景受到廣泛的關注與重視。染料敏化太陽能電池主要構成部件包括：敏化后光陽極(納米半導體多孔膜)、電解質(含氧化還原電對)、對電極；其中，光陽極部分完成陽光的吸收、轉化和光生電子的收集，對電池的光電效率有著決定作用。

傳統染料敏化太陽電池的對太陽光的利用率少，其吸收光譜范圍僅包含可見光與紫外光部分，而占太陽能輻射總量接近50％的紅外及紅外區則未能加以利用，同時，由于傳統染料的量子效率已經接近于極限，傳統結構的電池光電效率的提高遇到了瓶頸。量子點(Quantum dot)作為一種新興的準零維的納米材料，具有帶隙可調節，高激發系數，多重激子激發等優勢，在吸收光譜上有著更大的靈活性與可控性。

中國專利CN 102157270 A公開了一種量子點染料敏化太陽電池，以涂布方式將量子點、染料覆蓋于氮摻雜的TiO₂電極，以提高對入射光的吸收，雖然在一定程度上提高了光電效率，但其量子點粒徑限制于0～50nm之間，分布范圍寬，同時其將量子點與染料混合敏化于光陽極，染料與量子點可能形成競爭吸附，影響量子點與染料的敏化效果。中國專利CN103247444 A公開了一種染料敏化太陽能電池，將染料和量子點分別敏化于光陽極和光陰極從而實現紅外光和可見光在兩個電極的吸收，但因為僅僅由量子點組成的光陰極在導電性方面存在缺陷，限制了器件的光電效率的提高。中國專利CN105428070A公開了一種花狀TiO₂粉體及綠色熒光C量子點的染料敏化太陽能電池光陽極的制備方法，提高了光生電子的壽命，但該方法所需的花粉狀TiO₂需采用溶劑水熱法制備，流程復雜，且采用滴加方法將熒光C點敏化于光陽極上，易于團聚。中國專利CN 103560009 A公布了一種多級孔TiO₂/量子點/染料疊層薄膜太陽能電池光陽極。該電極具有多孔結構和高比面積，協同作用實現不同波長范圍的吸光。但該發明主要采用化學沉積或連續離子層方法制備量子點，量子點粒徑不可控，制備工藝不穩定。

由以上可知，引入量子點對擴寬光電器光的吸收件光譜具有重大意義，同時選擇一種合成簡單，帶隙可控的窄帶隙量子點和一種簡單便捷的量子點敏化方式也顯得尤為重要。Ag₂Se 是銀硫族化合物中的一種，其帶隙處于0.07～0.15eV(R.Dalven，R.Gill，Phys.Rev.159(1995) 645-649)，具有良好的光熱與光電性能，Ag₂Se量子點，在寬光譜范圍內均存在光響應，也可通過調節顆粒的尺寸、形狀或成分比例改變禁帶寬度，從而優化其能級與太陽光譜的匹配程度，從而提高光電器件的光電性能。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，克服以上背景技術中提到的不足和缺陷，提供一種合成簡單、能穩定提高光電器件的光電性能的Ag₂Se量子點-染料共敏化太陽能電池的制備方法。