[发明专利]一种量子点钙钛矿共敏化太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种量子点钙钛矿共敏化太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：1)在导电基底上制备TiO₂光阳极；2)在TiO₂光阳极上沉积Ag₂S或Ag₂Se量子点材料，形成量子点吸附的TiO₂光阳极；3)在步骤2)后的光阳极上沉积表面改性材料ZnS量子点，形成表面改性量子点吸附的TiO₂光阳极；4)在步骤3)后的光阳极上依次制备CH₃NH₃PbX₃膜、空穴传输层和对电极，得到量子点钙钛矿共敏化太阳能电池，其中，X＝Cl、I或Br。本发明利用ZnS量子点表面改性的Ag₂S以及Ag₂Se与钙钛矿吸光材料一起作为钙钛矿太阳能电池的复合光吸收层，可有效的大幅度的提高钙钛矿太阳能电池的光电转化效率。

技术领域

本发明涉及一种量子点钙钛矿共敏化太阳能电池及其制备方法，尤其是涉及一种钙钛矿太阳能电池中红外吸光及光电转化增强的方法。

背景技术

面对目前能源及环境的危机，太阳能作为一种可再生清洁能源可以很好的解决目前人类社会日益尖锐的环境和能源之间的矛盾。太阳能光伏器件能直接将太阳能转化为电能，在此领域中，研发高效低成本的新型太阳能电池是实现太阳能光伏发电广泛应用的技术基础。自2009年Kojima制备出第一块效率为3.8％的钙钛矿太阳能电池，这种基于钙钛矿型吸光材料CH₃NH₃PbX₃(X代表卤素元素)的太阳能电池引起了全世界的关注。到现在为止，钙钛矿太阳能电池的最高效率已经达到20.1％。积极开展钙钛矿太阳能电池的研究，在这一极具潜力的领域中占领前瞻性的战略高地，对今后国民经济持续性和创新性的发展，具有重大的意义。

实现太阳能电池高转化效率的首要途径就是尽可能的提高太阳光的利用率，这是光伏科学技术发展中一直令人特别关注的问题。从现有的研究看，钙钛矿太阳能电池虽然在光电转化效率上有很大的突破，但其缺陷主要在于：钙钛矿吸光材料CH₃NH₃PbI₃、CH₃NH₃PbBr₃分别在400-800nm和400-600nm可见光范围有非常优良的吸收能力，但是它们在近红外区间的吸收能力却是极小的。目前，已有报道通过制备具有红外吸光能力的窄带隙PbS量子点与钙钛矿型吸光材料相结合，可以提高钙钛矿太阳能电池在近红外800-1000nm范围的吸光能力，但是却很难大幅度的提高钙钛矿太阳能电池在红外光区间的光电转化能力，原因推测是在PbS量子点吸光层与TiO₂光阳极界面以及PbS量子点吸光层与空穴传输层界面存在大量的电子空穴复合。

中国专利公开号CN104183704A公开了一种量子点共敏化型钙钛矿电池的制备方法，其采用的量子点材料为PbSe和PbTe以拓展钙钛矿太阳能电池在近红外的光吸收，但铅系窄带隙量子点存在一定的毒性，且其光电转化效率最高不超过6％。推测其主要原因在于量子点与光阳极界面，以及量子点与空穴传输层界面存在大量的电子空穴复合，未能产生有效的光电转化。很明显，采用环境友好的量子点材料，同时通过表面改性量子点以改善量子点/光阳极以及量子点/空穴传输层的界面性能，减少电荷复合，进一步增强钙钛矿太阳能电池在近红外光区域的光电转化，是器件实际应用及光电性能进一步提高的关键。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中钙钛矿太阳能电池对近红外光区域太阳光的光电转化效率低的缺陷，提供一种量子点钙钛矿共敏化太阳能电池及其制备方法，该太阳能电池对红外吸光及光电转化效率较高。

本发明解决所述技术问题所采用的技术方案是：

一种量子点钙钛矿共敏化太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：

1)在导电基底上制备TiO₂光阳极；