一种全固态量子点敏化太阳能电池及其制备方法与流程

文档序号:12611199阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种全固态量子点敏化太阳能电池,其特征在于,包括相对设置的导电玻璃(2)和铜基片(3),在所述的导电玻璃(2)和铜基片(3)之间填充有固态电解液(1),所述的导电玻璃(2)上位于固态电解液(1)的一侧设置有光阳极(5);所述的铜基片(3)上位于固态电解液(1)的一侧设置有对电极(4)。

2.根据权利要求1所述的一种全固态量子点敏化太阳能电池,其特征在于,所述的固态电解液(1)为多硫电解液。

3.根据权利要求1所述的一种全固态量子点敏化太阳能电池,其特征在于,所述的对电极(4)为铜基Cu2S纳米片对电极,所述的光阳极(5)为CdS/CdSe量子点敏化的ZnO纳米线阵列光阳极。

4.一种如权利要求1所述的全固态量子点敏化太阳能电池的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤1,在导电玻璃(2)上制备ZnO纳米线阵列;

步骤2,将步骤1中的ZnO纳米线阵列进行CdS/CdSe量子点沉积,得到光阳极(5);

步骤3,在铜基片(3)上制备Cu2S对电极(4);

步骤4,制备固态电解液(1);

步骤5,加热步骤2中的光阳极(5)、步骤3中的对电极(4)以及步骤4中的固态电解液(1)并进行封装,形成电池。

5.根据权利要求4所述的一种全固态量子点敏化太阳能电池的制备方法,其特征在于,所述的步骤1具体为:

步骤1.1,配制ZnO种子层的前驱体溶液,在导电玻璃(2)的一侧使用ZnO种子层的前驱体溶液,通过旋涂法和热处理工艺制备出ZnO种子层,其中旋涂速度为3000-4500r/min,热处理工艺的温度为300-350℃,ZnO种子层的厚度为50-100nm;

步骤1.2,将步骤1.1中的ZnO种子层放入生长液中,采用温度为80-90℃的水浴法制备ZnO纳米线阵列,其中生长液为摩尔浓度比20:1的NaOH与Zn(NO3)2混合溶液或摩尔浓度比1:1的六次甲基四胺与Zn(NO3)2混合溶液或摩尔浓度比1:1的氨水与Zn(NO3)2混合溶液。

6.根据权利要求4所述的一种全固态量子点敏化太阳能电池的制备方法,其特征在于,所述的步骤2具体为:

步骤2.1,将步骤1中的ZnO纳米线阵列多次交替浸入相同摩尔浓度的Na2S溶液与Cd(NO3)2甲醇溶液,得到CdS量子点敏化的ZnO纳米线阵列;

步骤2.2,在甲醇溶液中加入摩尔比为1-1.5:1的KBH4粉末和SeO2粉末,加热还原得到溶液a;将步骤2.1处理得到的ZnO纳米线阵列多次交替浸入Cd(NO3)2甲醇溶液和溶液a,得到CdS/CdSe量子点敏化的ZnO纳米线阵列,即光阳极(5),其中Cd(NO3)2甲醇溶液与SeO2粉末摩尔浓度相同。

7.根据权利要求4所述的一种全固态量子点敏化太阳能电池的制备方法,其特征在于,所述的步骤3具体为:

步骤3.1,将铜基片(3)经砂纸打磨后置于乙醇溶液中,进行超声波清洗20-30min;

步骤3.2,将步骤3.1处理过的铜基片(3)一侧遮挡并置于70℃的浓盐酸中5-10min,取出后使用去离子水和甲醇冲洗并干燥;

步骤3.3,将步骤3.2处理过的铜基片(3)置于多硫电解液中进行硫化处理10-15min,取出后使用去离子水和甲醇冲洗并干燥,得到铜基黑色的Cu2S对电极(4),并将其置于惰性气体中保存。

8.根据权利要求4所述的一种全固态量子点敏化太阳能电池的制备方法,其特征在于,所述的步骤4具体为:

步骤4.1,将适量的右旋糖酐缓慢加入质量为3-5g的KCL水溶液中,在85-100℃搅拌均匀,其中KCL水溶液的浓度为20-30%;

步骤4.2,在步骤4.1得到的溶液中依次加入0.09-0.10g高纯硫粉与0.65-0.75g Na2S·9H2O,搅拌均匀后冷却至室温,得到水溶胶电解液,即固态电解液(1)。

9.根据权利要求4所述的一种全固态量子点敏化太阳能电池的制备方法,其特征在于,所述的步骤5具体为:

步骤5.1,将步骤2中的光阳极(5)、步骤3中的对电极(4)与步骤4中的固态电解液(1)均预热至60-80℃;

步骤5.2,将适量经步骤5.1处理的固态电解液(1)滴加至步骤5.1处理后的光阳极(5)表面,即刻在相同温度的密闭容器内抽真空5-10min;

步骤5.3,将适量经步骤5.1处理的固态电解液(1)滴加至步骤5.1处理后的对电极(4)表面,即刻在相同温度的密闭容器内抽真空5-10min;

步骤5.4,取步骤5.2处理的光阳极(5)和步骤5.3处理的对电极(4),将其分别置于一定厚度的间隔体两边正对接触,并加热使固态电解液(1)充分融合,封装成电池。

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