[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

摘要

本发明公开了一种量子点敏化纳米ZnO薄膜太阳电池的制备方法，通过水热法首先制备出阵列ZnO纳米棒薄膜结构，然后通过化学反应制备ZnO/CdS核壳结构，通过优化CdTe量子点的生长工艺实现能带的调控，并实现CdTe量子点在ZnO/CdS核壳结构光电极表面的高效吸附，实现具有梯度带隙异质结的光电极。最后，采用Pt电极作为对电极，在光电极和对电极之间加入氧化‑还原电解质形成电池。本发明具有材料来源丰富，提高量子点在表面的吸附率，减少载流子在界面复合等优点，可有效提高敏化ZnO纳米薄膜太阳电池效率。

主权项

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。