一种量子点钙钛矿共敏化太阳能电池及其制备方法_2

文档序号:9328515阅读:来源:国知局
I;所采用的溶剂为乙醇;沉积的循环次数为3次,直至沉积的表面改性材料的粒径在3?1nm之间。
[0034]4)准备以下质量百分比的原料:二甲基甲酰胺68%,甲胺碘24%,碘化铅8% ;在有机溶剂二甲基甲酰胺中,加入甲胺碘和碘化铅,在75°C恒温沙浴下搅拌14小时,直至形成均一的甲胺铅碘溶液。
[0035]将制备的甲胺铅碘溶液滴加在步骤3)所得的表面改性量子点敏化的T12光阳极上,先使甲胺铅碘溶液在量子点敏化的T12光阳极膜上静置停留42s,再放入旋涂机中,设置旋转速度至4000rpm,旋转时间45s,使得甲胺铅碘溶液在ZnS改性的Ag2S量子点敏化的T12光阳极上形成均匀的甲胺铅碘膜,再将此沉积有甲胺铅碘的量子点敏化的T12光阳极在90°C下烘烤20分钟,制成钙钛矿型甲胺铅碘与表面改性量子点共敏化的1102光阳极。
[0036]准备以下质量百分比的原料:氯苯99.5%,聚3-己基噻吩0.33%,二(三氟甲磺酰)亚胺锂0.14%,4-叔丁基吡啶0.03% ;在有机溶剂氯苯中加入聚3-己基噻吩、二(三氟甲磺酰)亚胺锂及4-叔丁基吡啶,在75°C沙浴下搅拌17小时,直至形成棕红色的均一的聚3-己基噻吩空穴传输材料溶液。
[0037]将制备的聚3-己基噻吩空穴传输材料溶液滴加到制备的钙钛矿型甲胺铅碘与量子点共敏化的1102光阳极上,在室温下静置25分钟,直至空穴传输材料溶液变得粘稠,再加上铂对电极,在80°C下烘烤12分钟,制成固态ZnS表面改性Ag2S量子点共敏化型钙钛矿太阳能电池。
[0038]本实施例的电池性能测试,在空气中封装而没有在手套箱中进行,同时为了减少电池的制备成本,选用P3HT代替昂贵的Spiro-OMeTAD,用可循环利用的Pt片代替蒸镀的一次性的Au对电极。以下实施例、对比例同。
[0039]测试本实施例所得固态ZnS表面改性Ag2S量子点共敏化型钙钛矿太阳能电池,在800-1 10nm近红外光范围内单色光量子转化效率高于40 %。
[0040]测试本实施例所得固态ZnS表面改性Ag2S量子点共敏化型钙钛矿太阳能电池的性能:在室温环境,使用氙灯模拟太阳光,光强为lOOmW/cm2(光强:使用硅光电二极管标定条件下),有效光照面积为0.1cm2的光电转换效率为8.5%。
[0041]实施例2:
[0042]—种本发明的量子点钙钛矿共敏化太阳能电池,其制备方法包括以下步骤:
[0043]I)采用旋涂方法(转速2200rpm,旋转时间60s)将1102料浆(T12与溶剂乙醇的固液质量比=1:2.8)沉积于导电玻璃表面,使之成膜,经500°C处理60分钟后形成1102光阳极。
[0044]2)采用连续离子层吸附反应法(SILAR)在T12光阳极上沉积Ag 2Se量子点材料,形成Ag2Se量子点吸附的1102光阳极。
[0045]其中连续离子层吸附反应法制备量子点的过程中,量子点材料Ag2Se的阳离子溶液(AgNO3)及阴离子溶液(Na2Se)溶液的离子浓度均为0.04mol/L,阳离子与阴离子溶液的离子浓度比=2: I ;所采用的溶剂为甲醇;沉积的循环次数为2次。
[0046]3)采用连续离子层吸附反应法(SILAR)在步骤2)所得Ag2Se量子点吸附1102光阳极上沉积ZnS量子点材料,形成ZnS改性Ag2Se量子点吸附的1102光阳极。
[0047]其中连续离子层吸附反应法制备量子点的过程中,量子点材料ZnS的阳离子溶液(Zn (NO3)2)及阴离子溶液(Na2S)的离子浓度均为0.2mol/L,阳离子与阴离子溶液的离子摩尔浓度比=I: I;所采用的溶剂为乙醇;沉积的循环次数为4次,直至沉积的表面改性材料的粒径在3?1nm之间。。
[0048]4)准备以下质量百分比的原料:二甲基甲酰胺72%,甲胺碘21%,碘化铅7% ;在有机溶剂二甲基甲酰胺中,加入甲胺碘和碘化铅,在80°C恒温沙浴下搅拌18小时,直至形成均一的甲胺铅碘溶液。
[0049]将制备的甲胺铅碘溶液滴加在步骤3)所得ZnS改性的Ag2Se量子点敏化的T12光阳极上,先使甲胺铅碘溶液在Ag2Se量子点敏化的T12光阳极膜上静置停留41s,再放入旋涂机中,设置旋转速度至3600rpm,旋转时间42s,使得甲胺铅碘溶液在ZnS改性的Ag2Se量子点敏化的T12光阳极上形成均匀的甲胺铅碘膜,再将此沉积有甲胺铅碘的量子点敏化的打02光阳极在89°C下烘烤13分钟,制成钙钛矿型甲胺铅碘与量子点共敏化的T12光阳极。
[0050]准备以下质量百分比的原料:氯苯99.25%,聚3-己基噻吩0.39%,二(三氟甲磺酰)亚胺锂0.32%,4-叔丁基吡啶0.04% ;在有机溶剂氯苯中加入聚3-己基噻吩、二(三氟甲磺酰)亚胺锂及4-叔丁基吡啶,在79°C沙浴下搅拌18小时,直至形成棕红色的均一的聚3-己基噻吩空穴传输材料溶液。
[0051]将制备的聚3-己基噻吩空穴传输材料溶液滴加到钙钛矿型甲胺铅碘与ZnS改性的Ag2Se量子点敏化的1102光阳极,在室温下静置11分钟,直至空穴传输材料溶液变得粘稠,再加上铂对电极,在62°C下烘烤30分钟,制成固态ZnS改性的Ag2Se量子点共敏化型钙钛矿太阳能电池。
[0052]测试本实施例所得固态ZnS表面改性Ag2Se量子点共敏化型钙钛矿太阳能电池,在1000-2500nm近红外光范围内单色光量子转化效率高于55%。
[0053]测试本实施例所得固态ZnS改性的Ag2Se量子点共敏化型钙钛矿太阳能电池的性能:在室温环境,使用氙灯模拟太阳光,光强为lOOmW/cm2(光强:使用硅光电二极管标定条件下),有效光照面积为0.1cm2的光电转换效率为10%。
[0054]对照例1:
[0055]本对比例的无量子点共敏化的钙钛矿太阳能电池,其制备方法包括以下步骤:
[0056]I)采用旋涂方法(转速2000rpm,旋转时间30s),将1102料浆(T1 2与溶剂乙醇固液比=1:4)沉积于导电玻璃表面,使之成膜,经450°C处理30分钟后形成1102光阳极。
[0057]2)准备以下质量百分比的原料:二甲基甲酰胺60%,甲胺碘30%,碘化铅10%;在有机溶剂二甲基甲酰胺中,加入甲胺碘和碘化铅,在80°C恒温沙浴下搅拌16小时,直至形成均一的甲胺铅碘溶液;
[0058]将制备的甲胺铅碘溶液滴加在步骤I)所得1102光阳极上,先使甲胺铅碘溶液在量子点敏化的T12光阳极膜上静置停留30s,再放入旋涂机中,设置旋转速度至3000rpm,旋转时间45s,使得甲胺铅碘溶液在T12光阳极上形成均匀的甲胺铅碘膜,再将此沉积有甲胺铅碘的打02光阳极在100°C下烘烤15分钟,制成钙钛矿型甲胺铅碘敏化的T1 2光阳极。
[0059]3)准备以下质量百分比的原料:氯苯99.2%,聚3-己基噻吩0.3%,二(三氟甲磺酰)亚胺锂0.4%,4-叔丁基吡啶0.1% ;在有机溶剂氯苯中加入聚3-己基噻吩、二(三氟甲磺酰)亚胺锂及4-叔丁基吡啶,在60°C沙浴下搅拌12小时,直至形成棕红色的均一的聚3-己基噻吩空穴传输材料溶液。
[0060]将制备的聚3-己基噻吩空穴传输材料溶液滴加到步骤2)所制备的钙钛矿型甲胺铅碘共敏化的打02光阳极上,在室温下静置10分钟,直至空穴传输材料溶液变得粘稠,再加上铂对电极,在80°C下烘烤15分钟,制成固态的没有量子点共敏化的钙钛矿太阳能电池。
[0061 ] 测试本对照例所得无量子点敏化的钙钛矿太阳能电池,在800-11OOnm以及1000-2500nm近红外光范围内单色光量子转化效率均低于5%。
[0062]测试本对照例所得固态的没有量子点共敏化的钙钛矿太阳能电池:在室温环境,使用氙灯模拟太阳光,光强为lOOmW/cm2(光强:使用硅光电二极管标定条件下),测得没有量子点共敏化的钙钛矿太阳能电池,有效光照面积为0.1cm2的光电转换效率为5%。
[0063]对比例2:
[0064]本对比例的量子点钙钛矿共敏化太阳能电池,其制备方法包括以下步骤:
[0065]I)采用旋涂方法(转速2200rpm,旋转时间45s)将1102料浆(T1 2与溶剂松油醇的固液质量比=1:3)沉积于导电玻璃表面,使之成膜,经480°C处理40分钟后形成1102光阳极。
[0066]2)采用连续离子层吸附反应法(SILAR)在T12光阳极上沉积Ag 2S量子点材料,形成Ag2S量子点吸附的T12光阳极;
[0067]其中连续离子层吸附反应法制备量子点的过程中,量子点材料Ag2S的阳离子溶液(AgNO3)及阴离子溶液(Na2S)的离子浓度均为0.2mol/L,阳离子与阴离子溶液的离子摩尔浓度比=I: I ;所采用的溶剂为乙醇;沉积的循环次数为3次。
[0068]3)准备以下质量百分比的原料:二甲基甲酰胺64%,甲胺碘27%,碘化铅9% ;在有机溶剂二甲基甲酰胺中,加入甲胺碘和碘化铅,在70°C恒温沙浴下搅拌12小时,直至形成均一的甲胺铅碘溶液。
[0069]将制备的甲胺铅碘溶液滴加在步骤2)所得的量子点吸附的1102光阳极上,先使甲胺铅碘溶液在Ag2S量子点敏化的T12光阳极膜上静
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