[发明专利]一种CsPbBr3量子点-硅基复合结构太阳能电池

说明书

本发明涉及太阳能电池领域内一种CsPbBr₃量子点‑硅基复合结构太阳能电池，包括硅基太阳能电池和涂覆于硅电池片表面的CsPbBr₃量子点薄膜，所述CsPbBr₃量子点薄膜的厚度为20～25nm。本发明的CsPbBr₃量子点‑硅基复合结构太阳能电池，用旋涂方法在硅基太阳能电池表面制备CsPbBr₃胶体量子点薄膜，形成CsPbBr₃量子点‑硅基复合结构太阳能电池，使硅基太阳能电池表面形成荧光下转移层，相比传统的Ⅱ‑Ⅵ族化合物量子点下转移材料，CsPbBr₃量子点具有吸收截面大、光吸收率高的优点，只需旋涂单层薄膜即可增强电池的短波响应以及光伏特性，避免了下转移层厚度过大导致串联电阻增大的不利影响，同时成膜参数可控，复合结构电池表面反射率降低，短波响应增强的同时长波响应也有增加，短路电流增大，电池的光电转换效率升高。

技术领域

本发明涉及太阳能电池领域，特别涉及一种提高电池的光电转换效率的CsPbBr₃量子点-硅基复合结构太阳能电池。

背景技术

现有技术中，对硅基太阳电池研究的关键问题就是如何在保持制作成本没有大幅增加的条件下，实现高效率的光电转换。其中，引入新型材料与传统硅基光伏器件构成纳米复合结构，被认为是一种拓宽电池的光谱响应波长范围，从而获得高效率低成本的新一代硅基太阳能电池的有效途径，也是当前国际上的研究前沿和热点问题之一。传统硅基太阳能电池，由于存在着热弛豫损失，有效响应光谱仅在500-1000nm范围，太阳光中的近紫外光子能量不能被充分吸收利用。

在电池表面引入具有下转移特性的量子点材料，被认为是一种提高短波长处的外量子效率，拓宽响应光谱范围的有效途径。下转移是指材料吸收一个短波长高能量光子而发射出长波长低能量光子的过程，具有下转移特性的荧光材料吸收太阳光谱中的紫外-近紫外光，发射出可见波段的光，恰好对应于硅基太阳能电池响应较强区域，这种光谱转移特性弥补了硅基太阳能电池紫外光损失的缺陷。常见下转移材料是镉基化合物半导体量子点(CdS、CdSe等)，在实际应用中为了保证量子点材料性质的稳定，一般采用厚核壳结构，制备工艺复杂，未来产业化可能面临价格、成本、环境问题等挑战。另一方面，如何实现下转移材料的高效利用，也是光伏领域一个技术难题。

发明内容

本发明针对现有技术中太阳能电池下转移材料应用中存在的上述问题，提供一种在硅基太阳能电池表面涂覆CsPbBr₃量子点下转移层，以提高电池短波长范围的光谱响应，同时改进减反射效果，同时提高电池长波长范围的光谱响应，从而提高电池的光电转换效率。

本发明的目的是这样实现的，一种CsPbBr₃量子点-硅基复合结构太阳能电池，包括硅基太阳能电池和涂覆于电池硅片表面的CsPbBr₃量子点薄膜，所述CsPbBr₃量子点薄膜的厚度为20～50nm。

本发明的CsPbBr₃量子点薄膜的CsPbBr₃胶体量子点墨水通过如下步骤制得：

（1）将Cs₂CO₃固体与油酸和十八烯混合，在真空条件加热干燥，然后在氮气保护下加热至Cs₂CO₃完全反应，在氮气保护下自然冷却至室温，制备铯油酸盐前驱液；

（2）将粉末状固体PbBr₂与十八烯混合，真空干燥后通氮气，注入经无水硫酸钠干燥过的油胺和油酸待PbBr₂完全溶解后升温并快速注入步骤1制得的铯油酸盐前驱液，进行反应，然后用冰水浴冷却至室温，制得CsPbBr₃胶体量子点；