[发明专利]一种CdS1-x

说明书

本发明公开了一种CdS_1‑xSe_x合金量子点敏化光阳极的制备方法，具体操作步骤如下：先采用丝网印刷技术涂覆纳米晶浆料制备介孔TiO₂纳米晶膜，再利用SILAR法在介孔TiO₂纳米晶膜上制备CdS/TiO₂光阳极，然后CdS/TiO₂光阳极浸入Na₂SeSO₃溶液中制备CdS_1‑xSe_x合金QDs敏化TiO₂纳米晶光阳极。本发明制备工艺简单、成本低廉、无需气氛保护、重复性好。采用本发明制备的CdS_1‑xSe_x合金QDs敏化TiO₂纳米晶光阳极，相比CdS敏化的光阳极，它可拓展光谱的吸收范围，增强光吸收，提高电池的电流密度。

技术领域

本发明属于太阳能电池光阳极制备方法技术领域，具体涉及一种 CdS_1-xSe_x合金量子点敏化光阳极的制备方法。

背景技术

量子点敏化太阳能电池(QDSSCs)是上世纪90年代出现的第三代太阳能电池，即利用窄禁带的无机半导体量子点(QDs)敏化宽禁带的基底材料。 QDs相对于有机染料光敏剂有很大的优势，一方面，QDs具有量子限域效应，即可以通过控制QDs尺寸和形状来调节它的带隙大小，以此来调节吸收光谱的范围；另一方面，QDs具有激子倍增效应(MEG)，即一个高能量的光子激发半导体QDs，可以产生多个电子-空穴对(见A.Shabaev,Al.L.Efros,A.J.Nozik,Nano.Letters 2006,6,第22856-22863页)。如果将半导体QDs的此两大优点应用到太阳能电池中，QDSSCs效率的理论值可达到44％(M.C. Hanna,A.J.Nozik,Appl.Phys.2006,100,074510)，比晶体Si太阳能电池的理论值32.9％高很多。因此，不论是在成本还是在应用上，QDSSCs的发展的潜力是巨大。

目前，尽管QDSSCs的最高效率已超过12％[W.Wang,W.Feng,J.Du,et al.,Adv.Mater.,2018,30,1705746]，但是与44％的理论值相比，还有很大的差距。其中一个可能的效率低的原因是在介孔TiO₂纳米晶膜上难以有效地组装QDs来获得覆盖良好的QDs层，影响到光的吸收。QDs组装可分两类：原位法(包括连续离子层吸附与反应(SILAR)法与化学浴沉积(CBD)法) 和异位法(胶体QDs法)。其中原位法中的SILAR法是一种有效的方法，相比异位法(胶体QDs法)可实现QDs在光阳极中的高覆盖率。

另外，合金QDs由于含有多种组份而不再有严格的量子尺寸效应，可以通过调节组份比例和内部结构获得不同光吸收带隙的QDs，同时也可提高 QDs的稳定性，从而实现光电性能的调控，除此，还具有优越的荧光稳定性、高的荧光效率以及宽的发光范围，因此受到人们的广泛关注。对于CdS_1-xSe_x合金QDs的制备，有些研究在采用SILAR法制备时，Se^2-来源于NaBH₄还原Se粉或SeO₂粉而获得，由于Se^2-在空气中很容易被氧化，因此制备 CdS_1-xSe_x合金QDs过程中需要惰性气体的保护。另外，SILAR法制备 CdS_1-xSe_x合金QDs时，阴离子需要S^2-与Se^2-混合提供，然而，由于CdS比 CdSe溶度积系数大的多，在SILAR法制备过程中更容易形成CdSe QDs，只有很少的S被成功引入，因此，该方法很难调控CdS_1-xSe_x合金QDs中S 与Se的原子含量比例。

发明内容