专利名称：量子点敏化的锡酸锌纳米晶薄膜太阳能电池及其制备方法
技术领域：
本发明属于太阳能电池制备领域，更具体涉及一种量子点敏化的锡酸锌纳米晶薄 膜太阳能电池及其制备方法。
背景技术：
太阳能光伏电池是将太阳能直接转换成电能实现光伏发电，目前已经发展到第三 代的是染料敏化太阳能电池DSSC。瑞士科学家Michael GdtzeI研究小组于1991年率先取 得DSSC的突破性进展，目前DSSC光电转化效率已达11%，可与传统的非晶硅光伏电池媲美。 DSSC通过光化学过程来实现光电转换，使太阳电池的光电转换材料不再局限于制备过程复 杂、价格昂贵的高纯无机半导体材料。因此寻找低成本且性能优良的DSSC半导体材料成为 染料敏化太阳能电池研究中重要的课题之一。目前广泛研究的半导体薄膜材料主要是纳米 晶Ti02、ai0、Sn02等二元半导体氧化物，而用于DSSC电极材料的三元氧化物只有Zn2Sn04 和SrTi03。相比于二元氧化物，三元氧化物具有更优的耐酸耐碱特性以及可调的能带结构， 为DSSC的电极材料提供了很好的发展空间。目前敏化ai2Sn04电极材料的试剂，主要是利 用N719、D131等传统的有机染料进行敏化，但是利用无机半导体量子点进行敏化得到的量 子点敏化太阳能电池QDSSC还未见报道。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种量子点敏化的锡酸锌纳米晶薄膜 太阳能电池及其制备方法。利用简单的溶剂热法合成了 Zn2SnO4纳米晶，用此纳米晶作为 QDSSC的电极材料，以CdS量子点作为敏化剂组装的量子点敏化太阳能电池，使光电转换效 率得到了较大幅度的提高，且制备方法简单。本发明是通过如下技术方案实施的
一种量子点敏化的锡酸锌纳米晶薄膜太阳能电池是以CdS量子点作为敏化剂组装的 量子点敏化太阳能电池。所述太阳能电池的制备方法的具体步骤为
1)将Si2SnO4的纳米晶0.2-2g在质量分数为2%_30%的乙酰纤维素的乙醇溶液中搅拌， 制得浆料，用丝网印刷将所得浆料印在导电玻璃上，并于500-550°C焙烧l_4h得到待敏化 的电极材料，该电极材料的膜厚度为2-10μπι;
2)将待敏化的电极材料交替浸入0.1Μ-1Μ Cd(NO3)2的乙醇溶液和0. 1Μ-1Μ Na2S的水 溶液中，交替浸入的次数为2-10次，得到敏化后的电极材料；
3)将敏化后的电极材料、Pt对电极和注入的液态电解质溶液组装在一起，形成三明治 结构的所述的量子点敏化的纳米晶薄膜太阳能电池。所述步骤2)中将待敏化的电极材料交替浸入0. 1Μ-1Μ Cd(NO3)2的乙醇溶液和 0. 1Μ-1Μ Na2S的水溶液中，交替浸入的次数为2-10次，至电极薄膜的颜色由白色变至橙色， 得到敏化后的电极材料。
本发明的优点在于本发明首次利用CdS的量子点实现了对Si2SnO4纳米晶的敏 化，得到了 CdS量子点敏化的太阳能电池，拓展了三元氧化物作为染料敏化太阳能电池的 电极材料时敏化剂的种类，大大提高了这一材料的发展空间。在100 mW/cm2的光强、AM 1.5 条件下，其光电转换效率达到了 0. 228%。
图1为CdS量子点敏化的Si2SnO4太阳能电池的性能参数。 具体实施例所述太阳能电池的制备方法的具体步骤为
1)将Si2SnO4的纳米晶0.2-2g在质量分数为2%_30%的乙酰纤维素的乙醇溶液中搅拌， 制得浆料，用丝网印刷将所得浆料印在导电玻璃上，并于500-550°C焙烧l_4h得到待敏化 的电极材料，该电极材料的膜厚度为2-10μπι;
2)将待敏化的电极材料交替浸入0.1Μ-1Μ Cd(NO3)2的乙醇溶液和0. 1Μ-1Μ Na2S的水 溶液中，交替浸入的次数为2-10次，得到敏化后的电极材料；
3)将敏化后的电极材料、Pt对电极和注入的液态电解质溶液组装在一起，形成三明治 结构的所述的量子点敏化的纳米晶薄膜太阳能电池。所述步骤2)中将待敏化的电极材料交替浸入0. 1Μ-1Μ Cd(NO3)2的乙醇溶液和 0. 1Μ-1Μ Na2S的水溶液中，交替浸入的次数为2-10次，至电极薄膜的颜色由白色变至橙色， 得到敏化后的电极材料。实施例1
所述太阳能电池的制备方法的具体步骤为
1)将Si2SnO4的纳米晶2g在质量分数为m的乙酰纤维素的乙醇溶液中搅拌，制得浆 料，用丝网印刷将所得浆料印在导电玻璃上，并于500°C焙烧4h得到待敏化的电极材料，该 电极材料的膜厚度为2 μ m ；
2)将待敏化的电极材料交替浸入0.IM Cd(NO3)2的乙醇溶液和0. IM Na2S的水溶液中， 交替浸入的次数为10次，至电极薄膜的颜色由白色变至橙色，得到敏化后的电极材料；
3)将敏化后的电极材料、Pt对电极和注入的液态电解质溶液组装在一起，形成三明治 结构的所述的量子点敏化的纳米晶薄膜太阳能电池。实施例2
所述太阳能电池的制备方法的具体步骤为
1)将Si2SnO4的纳米晶0.2g在质量分数为30%的乙酰纤维素的乙醇溶液中搅拌，制得 浆料，用丝网印刷将所得浆料印在导电玻璃上，并于550°C焙烧Ih得到待敏化的电极材料， 该电极材料的膜厚度为10 μ m ；
2)将待敏化的电极材料交替浸入IMCd(NO3)2的乙醇溶液和IM Na2S的水溶液中，交替 浸入的次数为2次，至电极薄膜的颜色由白色变至橙色，得到敏化后的电极材料；
3)将敏化后的电极材料、Pt对电极和注入的液态电解质溶液组装在一起，形成三明治 结构的所述的量子点敏化的纳米晶薄膜太阳能电池。实施例3所述太阳能电池的制备方法的具体步骤为
IMfai2SnO4的纳米晶Ig在质量分数为15%的乙酰纤维素的乙醇溶液中搅拌，制得浆 料，用丝网印刷将所得浆料印在导电玻璃上，并于520°C焙烧池得到待敏化的电极材料，该 电极材料的膜厚度为8 μ m ；
2)将待敏化的电极材料交替浸入0.5M Cd(NO3)2的乙醇溶液和0. 5M Na2S的水溶液中， 交替浸入的次数为7次，至电极薄膜的颜色由白色变至橙色，得到敏化后的电极材料；
3)将敏化后的电极材料、Pt对电极和注入的液态电解质溶液组装在一起，形成三明治 结构的所述的量子点敏化的纳米晶薄膜太阳能电池。 以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与 修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
1.一种量子点敏化的锡酸锌纳米晶薄膜太阳能电池，其特征在于所述锡酸锌纳米晶 薄膜太阳能电池以CdS量子点作为敏化剂组装的量子点敏化太阳能电池。
2.一种如权利要求1所述的量子点敏化的锡酸锌纳米晶薄膜太阳能电池的制备方法， 其特征在于所述制备方法的具体步骤为1)将Si2SnO4的纳米晶0.2-2g在质量分数为2%_30%的乙酰纤维素的乙醇溶液中搅拌， 制得浆料，用丝网印刷将所得浆料印在导电玻璃上，并于500-550°C焙烧l_4h得到待敏化 的电极材料，该电极材料的膜厚度为2-10μπι;2)将待敏化的电极材料交替浸入0.1Μ-1Μ Cd(NO3)2的乙醇溶液和0. 1Μ-1Μ Na2S的水 溶液中，交替浸入的次数为2-10次，得到敏化后的电极材料；3)将敏化后的电极材料、Pt对电极和注入的液态电解质溶液组装在一起，形成三明治 结构的所述的量子点敏化的纳米晶薄膜太阳能电池。
3.根据权利要求1所述的量子点敏化的锡酸锌纳米晶薄膜太阳能电池的制备方法， 其特征在于所述步骤2)中将待敏化的电极材料交替浸入0. 1Μ-1Μ Cd(NO3)2的乙醇溶液和 0. 1Μ-1Μ Na2S的水溶液中，交替浸入的次数为2-10次，至电极薄膜的颜色由白色变至橙色， 得到敏化后的电极材料。
全文摘要
本发明涉及一种量子点敏化的锡酸锌纳米晶薄膜太阳能电池及其制备方法，所述锡酸锌纳米晶薄膜太阳能电池以CdS量子点作为敏化剂组装的量子点敏化太阳能电池。本发明利用简单的溶剂热法合成了Zn2SnO4纳米晶，用此纳米晶作为QDSSC的电极材料，以CdS量子点作为敏化剂组装的量子点敏化太阳能电池，使光电转换效率得到了较大幅度的提高，且制备方法简单。
文档编号H01G9/042GK102122581SQ20101060815
公开日2011年7月13日 申请日期2010年12月28日 优先权日2010年12月28日
发明者李亚峰, 魏明灯 申请人:福州大学