[發明專利]一種CdS1-x

有效

• 申請號: 201911348045.7
• 申請日: 2019-12-24
• 公開（公告）號: CN110993357B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 鄧建平;雷毅龍;邵一辰;謝康樂;劉桐
• 申請（專利權）人: 陜西理工大學
• 主分類號: H01G9/20
• 分類號: H01G9/20
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 羅笛

本發明公開了一種CdS_1?xSe_x合金量子點敏化光陽極的制備方法，具體操作步驟如下：先采用絲網印刷技術涂覆納米晶漿料制備介孔TiO₂納米晶膜，再利用SILAR法在介孔TiO₂納米晶膜上制備CdS/TiO₂光陽極，然后CdS/TiO₂光陽極浸入Na₂SeSO₃溶液中制備CdS_1?xSe_x合金QDs敏化TiO₂納米晶光陽極。本發明制備工藝簡單、成本低廉、無需氣氛保護、重復性好。采用本發明制備的CdS_1?xSe_x合金QDs敏化TiO₂納米晶光陽極，相比CdS敏化的光陽極，它可拓展光譜的吸收范圍，增強光吸收，提高電池的電流密度。

技術領域

本發明屬于太陽能電池光陽極制備方法技術領域，具體涉及一種 CdS_1-xSe_x合金量子點敏化光陽極的制備方法。

背景技術

量子點敏化太陽能電池(QDSSCs)是上世紀90年代出現的第三代太陽能電池，即利用窄禁帶的無機半導體量子點(QDs)敏化寬禁帶的基底材料。 QDs相對于有機染料光敏劑有很大的優勢，一方面，QDs具有量子限域效應，即可以通過控制QDs尺寸和形狀來調節它的帶隙大小，以此來調節吸收光譜的范圍；另一方面，QDs具有激子倍增效應(MEG)，即一個高能量的光子激發半導體QDs，可以產生多個電子-空穴對(見A.Shabaev,Al.L.Efros,A.J.Nozik,Nano.Letters 2006,6,第22856-22863頁)。如果將半導體QDs的此兩大優點應用到太陽能電池中，QDSSCs效率的理論值可達到44％(M.C. Hanna,A.J.Nozik,Appl.Phys.2006,100,074510)，比晶體Si太陽能電池的理論值32.9％高很多。因此，不論是在成本還是在應用上，QDSSCs的發展的潛力是巨大。

目前，盡管QDSSCs的最高效率已超過12％[W.Wang,W.Feng,J.Du,et al.,Adv.Mater.,2018,30,1705746]，但是與44％的理論值相比，還有很大的差距。其中一個可能的效率低的原因是在介孔TiO₂納米晶膜上難以有效地組裝QDs來獲得覆蓋良好的QDs層，影響到光的吸收。QDs組裝可分兩類：原位法(包括連續離子層吸附與反應(SILAR)法與化學浴沉積(CBD)法) 和異位法(膠體QDs法)。其中原位法中的SILAR法是一種有效的方法，相比異位法(膠體QDs法)可實現QDs在光陽極中的高覆蓋率。

另外，合金QDs由于含有多種組份而不再有嚴格的量子尺寸效應，可以通過調節組份比例和內部結構獲得不同光吸收帶隙的QDs，同時也可提高 QDs的穩定性，從而實現光電性能的調控，除此，還具有優越的熒光穩定性、高的熒光效率以及寬的發光范圍，因此受到人們的廣泛關注。對于CdS_1-xSe_x合金QDs的制備，有些研究在采用SILAR法制備時，Se^2-來源于NaBH₄還原Se粉或SeO₂粉而獲得，由于Se^2-在空氣中很容易被氧化，因此制備 CdS_1-xSe_x合金QDs過程中需要惰性氣體的保護。另外，SILAR法制備 CdS_1-xSe_x合金QDs時，陰離子需要S^2-與Se^2-混合提供，然而，由于CdS比 CdSe溶度積系數大的多，在SILAR法制備過程中更容易形成CdSe QDs，只有很少的S被成功引入，因此，該方法很難調控CdS_1-xSe_x合金QDs中S 與Se的原子含量比例。

發明內容