[發(fā)明專利]一種柔性全印刷量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)電池的制備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711128440.5
• 申請(qǐng)日: 2017-11-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107946079B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-03-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜中林;唐建國(guó);劉繼憲;王薇;王久興;毛遂
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 青島大學(xué)
• 主分類號(hào): H01G9/20
• 分類號(hào): H01G9/20
• 代理公司: 北京匯捷知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11531
• 代理人: 李宏偉

本發(fā)明公開(kāi)了一種柔性全印刷量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)電池的制備，分別制備量子點(diǎn)/二氧化鈦復(fù)合漿料、準(zhǔn)固態(tài)柔性可印刷電解質(zhì)、硫化亞銅復(fù)合對(duì)電極漿料，將制備好的量子點(diǎn)/二氧化鈦復(fù)合漿料采用絲網(wǎng)印刷方法首先涂抹在柔性透明導(dǎo)電塑料基底，烘干得光陽(yáng)極膜；將電解液漿料絲網(wǎng)印刷到光陽(yáng)極膜烘干，電解液漿料層干燥后即得固態(tài)電解質(zhì)層，在其表層繼續(xù)絲網(wǎng)印刷硫化亞銅復(fù)合對(duì)電極漿料，烘干后即得柔性全印刷量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)電池。本發(fā)明的有益效果是所得到的柔性全印刷量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)電池有較高的光電轉(zhuǎn)換效率，并且制備工藝方法簡(jiǎn)單，成本較低且能耗低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于新型太陽(yáng)電池和能源技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種柔性全印刷量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)電池的制備。

背景技術(shù)

隨著電子科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，柔性便攜式及可穿戴電子產(chǎn)品逐漸興起，與其配套的柔性太陽(yáng)電池的應(yīng)用開(kāi)發(fā)成為目前科研界與工業(yè)界的研究熱點(diǎn)，并具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用空間。量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)電池以其效率高、成本低、工藝簡(jiǎn)單、材料制備簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)在生產(chǎn)應(yīng)用領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)利用展示了誘人前景。然而，目前柔性量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)電池的研發(fā)顯得很薄弱，且其光電轉(zhuǎn)換效率不超過(guò)4％，遠(yuǎn)小于剛性量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)電池11％的光電轉(zhuǎn)換效率。因此，人們亟需解決柔性量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)電池開(kāi)發(fā)利用方面的關(guān)鍵科學(xué)難題。開(kāi)發(fā)高效率柔性量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)電池的關(guān)鍵是開(kāi)發(fā)高導(dǎo)電性和高彎曲強(qiáng)度的光陽(yáng)極和對(duì)電極。除此之外，耐高溫和高透光性對(duì)光陽(yáng)極來(lái)說(shuō)也是十分必要的，這就對(duì)太陽(yáng)電池的基底有著較高的要求。其次，活性材料在相應(yīng)柔性基底上沉積牢固性差也是目前所面臨的重要難題。除此之外，柔性量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)電池的封裝及穩(wěn)定性方面也亟需解決。

目前，研究人員采用各種方式來(lái)制備柔性量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)電池器件，并試圖嘗試解決其活性層牢固性及封裝穩(wěn)定性問(wèn)題。Meng首次報(bào)道通過(guò)高溫?zé)Y(jié)和膜轉(zhuǎn)移技術(shù)聯(lián)合起來(lái)的方法制備出柔性量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)電池光陽(yáng)極膜，先在石墨紙襯底上高溫?zé)Y(jié)制得二氧化鈦薄膜，再將薄膜轉(zhuǎn)移到塑料襯底。此種方法轉(zhuǎn)移的多孔薄膜的性能在轉(zhuǎn)移前后保持不變(Meng Q.et al,Chemical Communications,2011,47,2664-2666)。但是，此種方法在玻璃襯底和二氧化鈦薄膜之間沉積有一層ITO層，大大增加了電池制作的成本，并且制作過(guò)程復(fù)雜，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。Zhong等報(bào)道將P25二氧化鈦顆粒超聲分散在乙醇中，然后加入含有異丙醇鈦和聚偏氟乙烯的松油醇粘合劑中，得到低溫二氧化鈦漿料涂抹于ITO/PEN柔性膜上制備光陽(yáng)極。同時(shí)在柔性泡沫鎳基底上原位水熱生長(zhǎng)銅納米顆粒，并采用聚硫電解質(zhì)硫化得到致密硫化亞銅負(fù)載于泡沫鎳基底的柔性對(duì)電極，組裝成的柔性器件，最終獲得3.55％的光電轉(zhuǎn)換效率(Zhong X.et al,Journal of Materials ChemistryA,2016,4,11754-11761)。此外，Lei等報(bào)道在ITO/PET基底上原位生長(zhǎng)約2μm厚的氧化鋅納米棒，然后通過(guò)電化學(xué)沉積方法在氧化鋅棒上沉積CdSe量子點(diǎn)，最終得到約1％的最高光電轉(zhuǎn)換效率。盡管氧化鋅納米棒對(duì)量子點(diǎn)的吸附能力較低，但是在柔性聚合物基底上原位生長(zhǎng)氧化物載體的方式極大的促進(jìn)了柔性量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)電池的發(fā)展進(jìn)程(Lei W.et al,PhysicalChemistry Chemical Physics,2011,13,13182-13184)。同樣地，Pan等通過(guò)水熱反應(yīng)法制備氧化鋅納米棒陣列，然后通過(guò)化學(xué)浴沉積方法原位沉積CdS/CdSe量子點(diǎn)，明顯增加了量子點(diǎn)的吸附量，同時(shí)借助于石墨紙基底上沉積硫化鈷陣列作為對(duì)電極，最終獲得2.7％的光電轉(zhuǎn)換效率(Pan C.,Journal of Materials Chemistry A,2014,2,13661-13666)。然而，上述類型的柔性電池，制備工藝負(fù)載，不適合大面積工業(yè)化生產(chǎn)。且所用電解質(zhì)為液態(tài)或準(zhǔn)固態(tài)電解液，容易造成電解液滲漏的問(wèn)題，影響器件的穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種柔性全印刷量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)電池的制備，解決了柔性電池制備工藝復(fù)雜，制造過(guò)程中容易造成電解液滲漏的問(wèn)題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是按照以下步驟進(jìn)行：