專利名稱：量子點(diǎn)敏化的錫酸鋅納米晶薄膜太陽(yáng)能電池及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于太陽(yáng)能電池制備領(lǐng)域，更具體涉及一種量子點(diǎn)敏化的錫酸鋅納米晶薄 膜太陽(yáng)能電池及其制備方法。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)能光伏電池是將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)換成電能實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電，目前已經(jīng)發(fā)展到第三 代的是染料敏化太陽(yáng)能電池DSSC。瑞士科學(xué)家Michael GdtzeI研究小組于1991年率先取 得DSSC的突破性進(jìn)展，目前DSSC光電轉(zhuǎn)化效率已達(dá)11%，可與傳統(tǒng)的非晶硅光伏電池媲美。 DSSC通過(guò)光化學(xué)過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換，使太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換材料不再局限于制備過(guò)程復(fù) 雜、價(jià)格昂貴的高純無(wú)機(jī)半導(dǎo)體材料。因此尋找低成本且性能優(yōu)良的DSSC半導(dǎo)體材料成為 染料敏化太陽(yáng)能電池研究中重要的課題之一。目前廣泛研究的半導(dǎo)體薄膜材料主要是納米 晶Ti02、ai0、Sn02等二元半導(dǎo)體氧化物，而用于DSSC電極材料的三元氧化物只有Zn2Sn04 和SrTi03。相比于二元氧化物，三元氧化物具有更優(yōu)的耐酸耐堿特性以及可調(diào)的能帶結(jié)構(gòu)， 為DSSC的電極材料提供了很好的發(fā)展空間。目前敏化ai2Sn04電極材料的試劑，主要是利 用N719、D131等傳統(tǒng)的有機(jī)染料進(jìn)行敏化，但是利用無(wú)機(jī)半導(dǎo)體量子點(diǎn)進(jìn)行敏化得到的量 子點(diǎn)敏化太陽(yáng)能電池QDSSC還未見(jiàn)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種量子點(diǎn)敏化的錫酸鋅納米晶薄膜 太陽(yáng)能電池及其制備方法。利用簡(jiǎn)單的溶劑熱法合成了 Zn2SnO4納米晶，用此納米晶作為 QDSSC的電極材料，以CdS量子點(diǎn)作為敏化劑組裝的量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)能電池，使光電轉(zhuǎn)換效 率得到了較大幅度的提高，且制備方法簡(jiǎn)單。本發(fā)明是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)施的
一種量子點(diǎn)敏化的錫酸鋅納米晶薄膜太陽(yáng)能電池是以CdS量子點(diǎn)作為敏化劑組裝的 量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)能電池。所述太陽(yáng)能電池的制備方法的具體步驟為
1)將Si2SnO4的納米晶0.2-2g在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%_30%的乙酰纖維素的乙醇溶液中攪拌， 制得漿料，用絲網(wǎng)印刷將所得漿料印在導(dǎo)電玻璃上，并于500-550°C焙燒l_4h得到待敏化 的電極材料，該電極材料的膜厚度為2-10μπι;
2)將待敏化的電極材料交替浸入0.1Μ-1Μ Cd(NO3)2的乙醇溶液和0. 1Μ-1Μ Na2S的水 溶液中，交替浸入的次數(shù)為2-10次，得到敏化后的電極材料；
3)將敏化后的電極材料、Pt對(duì)電極和注入的液態(tài)電解質(zhì)溶液組裝在一起，形成三明治 結(jié)構(gòu)的所述的量子點(diǎn)敏化的納米晶薄膜太陽(yáng)能電池。所述步驟2)中將待敏化的電極材料交替浸入0. 1Μ-1Μ Cd(NO3)2的乙醇溶液和 0. 1Μ-1Μ Na2S的水溶液中，交替浸入的次數(shù)為2-10次，至電極薄膜的顏色由白色變至橙色， 得到敏化后的電極材料。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明首次利用CdS的量子點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了對(duì)Si2SnO4納米晶的敏 化，得到了 CdS量子點(diǎn)敏化的太陽(yáng)能電池，拓展了三元氧化物作為染料敏化太陽(yáng)能電池的 電極材料時(shí)敏化劑的種類，大大提高了這一材料的發(fā)展空間。在100 mW/cm2的光強(qiáng)、AM 1.5 條件下，其光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了 0. 228%。


圖1為CdS量子點(diǎn)敏化的Si2SnO4太陽(yáng)能電池的性能參數(shù)。 具體實(shí)施例所述太陽(yáng)能電池的制備方法的具體步驟為
1)將Si2SnO4的納米晶0.2-2g在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%_30%的乙酰纖維素的乙醇溶液中攪拌， 制得漿料，用絲網(wǎng)印刷將所得漿料印在導(dǎo)電玻璃上，并于500-550°C焙燒l_4h得到待敏化 的電極材料，該電極材料的膜厚度為2-10μπι;
2)將待敏化的電極材料交替浸入0.1Μ-1Μ Cd(NO3)2的乙醇溶液和0. 1Μ-1Μ Na2S的水 溶液中，交替浸入的次數(shù)為2-10次，得到敏化后的電極材料；
3)將敏化后的電極材料、Pt對(duì)電極和注入的液態(tài)電解質(zhì)溶液組裝在一起，形成三明治 結(jié)構(gòu)的所述的量子點(diǎn)敏化的納米晶薄膜太陽(yáng)能電池。所述步驟2)中將待敏化的電極材料交替浸入0. 1Μ-1Μ Cd(NO3)2的乙醇溶液和 0. 1Μ-1Μ Na2S的水溶液中，交替浸入的次數(shù)為2-10次，至電極薄膜的顏色由白色變至橙色， 得到敏化后的電極材料。實(shí)施例1
所述太陽(yáng)能電池的制備方法的具體步驟為
1)將Si2SnO4的納米晶2g在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為m的乙酰纖維素的乙醇溶液中攪拌，制得漿 料，用絲網(wǎng)印刷將所得漿料印在導(dǎo)電玻璃上，并于500°C焙燒4h得到待敏化的電極材料，該 電極材料的膜厚度為2 μ m ；
2)將待敏化的電極材料交替浸入0.IM Cd(NO3)2的乙醇溶液和0. IM Na2S的水溶液中， 交替浸入的次數(shù)為10次，至電極薄膜的顏色由白色變至橙色，得到敏化后的電極材料；
3)將敏化后的電極材料、Pt對(duì)電極和注入的液態(tài)電解質(zhì)溶液組裝在一起，形成三明治 結(jié)構(gòu)的所述的量子點(diǎn)敏化的納米晶薄膜太陽(yáng)能電池。實(shí)施例2
所述太陽(yáng)能電池的制備方法的具體步驟為
1)將Si2SnO4的納米晶0.2g在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的乙酰纖維素的乙醇溶液中攪拌，制得 漿料，用絲網(wǎng)印刷將所得漿料印在導(dǎo)電玻璃上，并于550°C焙燒Ih得到待敏化的電極材料， 該電極材料的膜厚度為10 μ m ；
2)將待敏化的電極材料交替浸入IMCd(NO3)2的乙醇溶液和IM Na2S的水溶液中，交替 浸入的次數(shù)為2次，至電極薄膜的顏色由白色變至橙色，得到敏化后的電極材料；
3)將敏化后的電極材料、Pt對(duì)電極和注入的液態(tài)電解質(zhì)溶液組裝在一起，形成三明治 結(jié)構(gòu)的所述的量子點(diǎn)敏化的納米晶薄膜太陽(yáng)能電池。實(shí)施例3所述太陽(yáng)能電池的制備方法的具體步驟為
IMfai2SnO4的納米晶Ig在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的乙酰纖維素的乙醇溶液中攪拌，制得漿 料，用絲網(wǎng)印刷將所得漿料印在導(dǎo)電玻璃上，并于520°C焙燒池得到待敏化的電極材料，該 電極材料的膜厚度為8 μ m ；
2)將待敏化的電極材料交替浸入0.5M Cd(NO3)2的乙醇溶液和0. 5M Na2S的水溶液中， 交替浸入的次數(shù)為7次，至電極薄膜的顏色由白色變至橙色，得到敏化后的電極材料；
3)將敏化后的電極材料、Pt對(duì)電極和注入的液態(tài)電解質(zhì)溶液組裝在一起，形成三明治 結(jié)構(gòu)的所述的量子點(diǎn)敏化的納米晶薄膜太陽(yáng)能電池。 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所做的均等變化與 修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種量子點(diǎn)敏化的錫酸鋅納米晶薄膜太陽(yáng)能電池，其特征在于所述錫酸鋅納米晶 薄膜太陽(yáng)能電池以CdS量子點(diǎn)作為敏化劑組裝的量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)能電池。
2.一種如權(quán)利要求1所述的量子點(diǎn)敏化的錫酸鋅納米晶薄膜太陽(yáng)能電池的制備方法， 其特征在于所述制備方法的具體步驟為1)將Si2SnO4的納米晶0.2-2g在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%_30%的乙酰纖維素的乙醇溶液中攪拌， 制得漿料，用絲網(wǎng)印刷將所得漿料印在導(dǎo)電玻璃上，并于500-550°C焙燒l_4h得到待敏化 的電極材料，該電極材料的膜厚度為2-10μπι;2)將待敏化的電極材料交替浸入0.1Μ-1Μ Cd(NO3)2的乙醇溶液和0. 1Μ-1Μ Na2S的水 溶液中，交替浸入的次數(shù)為2-10次，得到敏化后的電極材料；3)將敏化后的電極材料、Pt對(duì)電極和注入的液態(tài)電解質(zhì)溶液組裝在一起，形成三明治 結(jié)構(gòu)的所述的量子點(diǎn)敏化的納米晶薄膜太陽(yáng)能電池。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的量子點(diǎn)敏化的錫酸鋅納米晶薄膜太陽(yáng)能電池的制備方法， 其特征在于所述步驟2)中將待敏化的電極材料交替浸入0. 1Μ-1Μ Cd(NO3)2的乙醇溶液和 0. 1Μ-1Μ Na2S的水溶液中，交替浸入的次數(shù)為2-10次，至電極薄膜的顏色由白色變至橙色， 得到敏化后的電極材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種量子點(diǎn)敏化的錫酸鋅納米晶薄膜太陽(yáng)能電池及其制備方法，所述錫酸鋅納米晶薄膜太陽(yáng)能電池以CdS量子點(diǎn)作為敏化劑組裝的量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)能電池。本發(fā)明利用簡(jiǎn)單的溶劑熱法合成了Zn2SnO4納米晶，用此納米晶作為QDSSC的電極材料，以CdS量子點(diǎn)作為敏化劑組裝的量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)能電池，使光電轉(zhuǎn)換效率得到了較大幅度的提高，且制備方法簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)H01G9/042GK102122581SQ20101060815
公開(kāi)日2011年7月13日 申請(qǐng)日期2010年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月28日
發(fā)明者李亞峰, 魏明燈 申請(qǐng)人:福州大學(xué)