[发明专利]一种量子点敏化纳米ZnO薄膜太阳电池的制备方法

权利要求书

1.一种量子点敏化纳米ZnO薄膜太阳电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)ZnO纳米棒阵列的制备：

在透明衬底表面通过热解涂覆乙酸锌的乙醇溶液形成ZnO籽晶层，再利用化学沉积技术在涂有ZnO籽晶层的透明衬底表面形成ZnO纳米棒阵列；

(2)ZnO/ZnS核壳结构的制备：

将形成了阵列ZnO纳米棒序列的衬底置于20-120mmol/L的含硫化合物溶液中，在70-90℃水浴中反应2-3h后，制备得到具有ZnO/ZnS核壳结构的衬底；

(3)ZnO/CdS核壳结构的制备：

将具有ZnO/ZnS核壳结构的衬底置于氯化镉溶液中反应，反应时间为0-3h，转化形成具有ZnO/CdS核壳结构的衬底；

(4)CdTe量子点的制备：

将镉离子的可溶性盐、碲离子的可溶性盐和稳定剂进行升温回流，制备得到CdTe量子点；

(5)将制备得到的CdTe量子点沉积在具有ZnO/CdS核壳结构的衬底上来制备具有梯度带隙异质结的光电极；

(6)采用Pt电极作为对电极，在对电极和步骤(5)制备得到的光电极之间加入氧化-还原电解质形成量子点敏化的纳米ZnO薄膜太阳电池；

步骤(4)中所述CdTe量子点的制备包括以下步骤：向镉离子的可溶性盐中滴加稳定剂，待出现乳白色浑浊液时，用碱液调节pH至10-10.5，并搅拌3-8min，然后加入碲离子的可溶性盐，搅拌3-8min后，加入硼氢酸钠，搅拌3-8min，然后进行升温回流制备得到CdTe量子点；

所述镉离子的可溶性盐为乙酸镉；所述碲离子的可溶性盐为亚碲酸钾或亚碲酸钠；所述稳定剂为巯基乙酸；所述碱液为氢氧化钠和/或氢氧化钾；

所述镉离子的可溶性盐的加入的量为1-3mmol；所述碲离子的可溶性盐的加入的量为0.1-0.3mmol；所述稳定剂的浓度为0.01-0.8mmol/L；所述硼氢酸钠的浓度为0.01-1mmol/L；

所述步骤(4)升温回流的温度为100-150℃，时间10min-2h。

2.根据权利要求1所述的量子点敏化纳米ZnO薄膜太阳电池的制备方法，其特征在于，步骤(1)中将乙酸锌的乙醇溶液滴在透明衬底表面，并抹匀涂覆在整块透明衬底上，待透明衬底晾干后，将透明衬底放入管式炉中，在200-400℃下加热分解，时间为10-50min，即获得ZnO籽晶层。

3.根据权利要求1所述的量子点敏化纳米ZnO薄膜太阳电池的制备方法，其特征在于，步骤(1)中化学沉积技术包括将ZnO籽晶层置于等摩尔浓度的六水合硝酸锌和六次甲基四胺的反应液中进行反应，其中所述摩尔浓度为2-50mmol/L，反应时间为30min-6h，反应温度为60-95℃。

4.根据权利要求1所述的量子点敏化纳米ZnO薄膜太阳电池的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的含硫化合物为硫代乙酰胺、Na₂S、硫脲中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的量子点敏化纳米ZnO薄膜太阳电池的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述的氯化镉溶液浓度为20-100mmol/L。

6.根据权利要求1所述的量子点敏化纳米ZnO薄膜太阳电池的制备方法，其特征在于，步骤(5)中CdTe量子点通过化学浴沉积、共价键分子连接或连续离子层吸附反应沉积在具有ZnO/CdS核壳结构的衬底。