一种表面钝化CdSeTe量子点敏化太阳能电池的制备方法与流程

文档序号:17380309发布日期:2019-04-12 23:47阅读:275来源:国知局
一种表面钝化CdSeTe量子点敏化太阳能电池的制备方法与流程
本发明属于太阳能电池领域,具体是一种表面钝化cdsete量子点敏化太阳能电池的制备方法。
背景技术
:能源与环境是当今世界发展面临的两大问题,也是人类社会继续生存和发展所面临的重大挑战。因此寻找和开发新能源是当前各国所必须开展的重大课题。太阳能由于其取之不尽用之不竭、绿色无污染的特点,成为众多学者研究的重点。在染料敏化太阳能电池(dyesensitizedsolarcells,dsscs)基础上发展来的量子点敏化太阳能电池(quantumdotssensitizedsolarcells,qdsccs)作为新型的第三代太阳能电池受到学者们的广泛关注。量子点不仅种类繁多,稳定性好,寿命长,制造成本低,作为光敏化剂,同时具有许多特殊的性质:(1)量子点的吸收光谱较宽且连续分布、发射光谱峰窄且对称,因此用一个波长的光可以同时激发不同波长的荧光量子点;(2)量子点具有组分和尺寸可调的特点,可以使得一个激发光源激发不同种类和尺寸的量子点;(3)量子点具有多重激子效应,一个光子可以使一个或者多个电子接受能量摆脱束缚,成为激子。这一优势使得量子点敏化太阳能电池具有其他类型太阳能电池无法比拟的优点。量子点的带隙决定了光吸收范围,基于量子尺寸效应,量子点的带隙可以通过调节组分或者改变量子点的粒径大小来调控。为了充分利用近红外光区的太阳光能量,一些学者尝试挑选吸收范围更大的量子点,例如cai等人(caic,zhail,may,etal.synthesisofagins2quantumdotswithtunablephotoluminescenceforsensitizedsolarcells[j].journalofpowersources,2017,341:11-18)通过调整量子点agins2的元素比例,将吸收范围从520nm提高到720nm,光电转化效率从1.18%提高到了2.91%。另外,量子点表面缺陷产生的电荷复合严重影响了量子点敏化太阳能电池的光电转化效率,人们尝试使用巯基偶联量子点进行表面修饰,其原理是利用量子点表面的金属离子与巯基之间存在的较强作用力形成络合物,改善量子点表面的缺陷。但是目前通过巯基修饰的方法大多采用巯基乙酸(tga)、巯基丙酸(mpa)、l-半胱氨酸等只有一个巯基官能团的配体进行偶联,同时由于修饰剂本身易分解,生成的产物稳定性较差(张梦亚,高兵,柳翠,etal.l-半胱氨酸修饰cdte与cdte/cds量子点的水相合成与表征[j].稀有金属材料与工程,2016(s1):554-559)。为了提高量子点对太阳光能量的利用,抑制电荷复合,降低表面缺陷,有必要寻找一种吸收范围能够进入近红外光区的量子点作为光电敏化剂,并选用钝化剂对量子点进行表面修饰,从而提高量子点表面性能,提高量子点敏化太阳能电池的光电转化性能。技术实现要素:针对现有技术的不足,本发明拟解决的技术问题是,提供一种表面钝化cdsete量子点敏化太阳能电池的制备方法。本发明解决所述技术问题的技术方案是,提供一种表面钝化cdsete量子点敏化太阳能电池的制备方法,其特征在于该方法包括以下步骤:(1)cdsete量子点的制备:采用油相法制备cdsete量子点粉末;(2)表面钝化cdsete量子点的制备:将om溶于四氢呋喃中,超声溶解10-30min后,加入到步骤1)得到的cdsete量子点粉末配置成的溶液中,室温搅拌3-5h,最后经过离心、干燥,得到om-cdsete量子点粉末;cdsete与om的摩尔比为1:10-50;(3)制备量子点敏化光阳极:将步骤2)得到的om-cdsete量子点粉末配置om-cdsete量子点溶液,加入tga并且调整溶液ph为8-12,将tio2光阳极在om-cdsete量子点溶液中浸泡12-36h,得到量子点敏化光阳极;tga与om-cdsete量子点溶液的体积比为1-4:600-1200;(4)将量子点敏化光阳极依次浸入cd(ch3coo)2·2h2o甲醇溶液中和na2s·9h2o甲醇溶液中,并在甲醇溶液中清洗作为一次循环;重复此循环,得到表面沉积有cds钝化膜的量子点敏化光阳极;(5)制备对电极:将fto导电玻璃放入电子清洗剂中超声清洗0.5-2h,然后用去离子水冲洗,再依次放入乙醇和丙酮中分别超声0.5-2h,干燥处理后浸入ph为2~5的铜盐和na2s2o3·5h2o的混合溶液中,在50-80℃保温处理3-6h,在fto导电玻璃表面生成cus层;铜盐与na2s2o3·5h2o的摩尔比为1:1-4;(6)电解液的制备:将kcl、na2s·9h2o和s溶解在去离子水中,在40-60℃条件下超声震荡0.5-2h,得到摩尔比kcl:na2s·9h2o:s=1-10:10-40:10-40的电解液;(7)电池组装:将步骤4)得到的表面沉积有cds钝化膜的量子点敏化光阳极与步骤5)得到的对电极组装成三明治结构,并在表面沉积有cds钝化膜的量子点敏化光阳极与对电极之间注入步骤6)得到的电解液,制成量子点敏化太阳能电池。与现有技术相比,本发明有益效果在于:(1)采用油相合成三元cdsete量子点,具有更宽的吸收光谱,吸收边能够进入近红外光区,吸收边几乎可以到达800nm。三元量子点由于存在“光学弯曲”效应,只需改变量子点元素比例而不改变量子点粒径大小即可进入近红外光区。不仅制备工艺简单,而且反应条件温和、可控,可重复性强,能够明显提高量子点对太阳光的利用。(2)采用修饰剂om对cdsete量子点光电敏化剂掺杂改性,钝化量子点表面,该修饰剂具有8个巯基,钝化处理可以改善量子点表面缺陷,改善tio2/qds(量子点)/electrolyte(电解液)界面状态,降低界面电荷复合,提高表面稳定性,提高量子点对太阳光能量的利用,提高光生电子注入量子点敏化光阳极表面的效率,从而提高量子点太阳能电池的光电转化效率。经过表面钝化处理过的量子点制备成的量子点敏化太阳能电池,相较于传统方法,转化率提高了41%。附图说明图1为本发明一种实施例的om的结构示意图;图2为本发明一种实施例的om表面钝化cdsete量子点的过程示意图;图3为本发明实施例1中cdsete量子点的紫外可见吸收光谱图;图4为本发明实施例1中cdsete与om-cdsete量子点的荧光发射光谱图;图5为本发明实施例1中om、cdsete和om-cdsete量子点的红外光谱图;图6为本发明实施例1中cdsete和om-cdsete量子点的热失重曲线图;图7为本发明实施例1中cdsete和om-cdsete量子点制备的太阳能电池j-v曲线图;图8为本发明实施例1中cdsete和om-cdsete量子点制备的太阳能电池的电化学交流阻抗谱图;具体实施方式下面给出本发明的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本发明,不限制本申请权利要求的保护范围。本发明提供了一种表面钝化cdsete量子点敏化太阳能电池的制备方法(简称方法),其特征在于该方法包括以下步骤:(1)cdsete量子点的制备:采用油相法制备cdsete量子点粉末;将cd源溶液、se源溶液和te源溶液进行磁力搅拌混合均匀,同时使用0.5-2mol/l的强碱溶液通过oh-离子调节ph至8-11,在惰性气体(本实施例为n2)保护下升温至200-350℃后,保温5-20min;然后开始降温,在到达100-300℃时注入过量油酸,保温1-10min后继续降温,得到油性cdsete量子点溶液;为了除去cdsete量子点溶液中的杂质和未反应物,将cdsete量子点溶液在甲醇溶液中进行清洗,倒掉上层清液,将剩余物置于二氯甲烷中进行离心提纯,最后在干燥箱中30-60℃保温3-8h,得到cdsete量子点粉末;cd源溶液的制备:将cdcl2·2.5h2o粉末加入液体石蜡中进行磁力搅拌,搅拌过程中逐滴加入油酸,在惰性气体(本实施例为n2)保护下将温度加热至100-250℃后停止加热,保温5-20min自然冷却,获得浓度为0.5-2mol/l的无色透明的cd源溶液;液体石蜡与油酸的体积比为1-3:1。se源溶液的制备:将se粉加入液体石蜡中进行磁力搅拌,搅拌过程中逐滴加入三正辛基膦(top),在惰性气体(本实施例为n2)保护下将温度加热至50-100℃后停止加热,保温5-20min,自然冷却,获得浓度为0.5-2mol/l的无色透明的se源溶液;液体石蜡与top的体积比为1-3:1。te源溶液的制备:将te粉加入液体石蜡中进行磁力搅拌,搅拌过程中逐滴加入top,在惰性气体(本实施例为n2)保护下将温度升高到200-300℃后停止加热,保温5-20min,自然冷却,获得浓度为0.5-2mol/l的黄色透明的te源溶液;液体石蜡与top的体积比为1-3:1。(2)表面钝化cdsete量子点的制备:利用om修饰cdsete量子点;将om(octa-mercaptopropylpolyhedraloligomericsilsesquioxane,八巯丙基多面体低聚倍半硅氧烷)溶于四氢呋喃(thf)中,超声溶解10-30min后,逐滴加入到步骤1)得到的cdsete量子点粉末溶于水配置成的溶液中,室温搅拌3-5h,最后经过离心、干燥,得到om-cdsete量子点粉末;cdsete与om的摩尔比为1:10-50;(3)制备量子点敏化光阳极:将步骤2)得到的om-cdsete量子点粉末溶于水配置成浓度为0.2mmol/l的om-cdsete量子点溶液,加入tga(巯基乙酸)并且通过oh-离子调整溶液ph为8-12,将tio2光阳极在om-cdsete量子点溶液中浸泡12-36h,得到量子点敏化光阳极;tga与om-cdsete量子点溶液的体积比为1-4:600-1200;步骤3所使用的tio2光阳极通过溶胶-凝胶法制备,具体方法是将tio2浆料采用旋涂法均匀旋涂于fto导电玻璃表面,然后置于马弗炉中400-500℃下烧结0.5-2h,然后将其用去离子水清洗,获得tio2光阳极。(4)采用连续离子层吸附与反应法(silar),将量子点敏化光阳极依次浸入cd(ch3coo)2·2h2o甲醇溶液中和na2s·9h2o甲醇溶液中,并在甲醇溶液中清洗去除表面杂质和未反应的离子作为一次循环;重复此循环1-5次,得到表面沉积有cds钝化膜的量子点敏化光阳极;步骤4中所使用的cd(ch3coo)2·2h2o甲醇溶液和na2s·9h2o甲醇溶液浓度相同,均为0.05-0.2mol/l,浸泡时间均为0.5~2min;在甲醇溶液中清洗时间为5~30s。(5)制备对电极:将fto(掺杂氟的sno2)导电玻璃放入电子清洗剂中超声清洗0.5-2h,去除表面油脂和灰尘等杂质,然后用去离子水冲洗,再依次放入乙醇和丙酮中分别超声0.5-2h,干燥处理后浸入ph为2~5的铜盐和na2s2o3·5h2o的混合溶液中,在保温箱中50-80℃保温处理3-6h,在fto导电玻璃表面生成cus层;铜盐与na2s2o3·5h2o的摩尔比为1:1-4;混合溶液的ph值通过乙酸调节;所述电子清洗剂选择洗洁精;铜盐为cu(ch3coo)2·h2o、cucl2·2h2o或cuso4·5h2o;(6)电解液的制备:将kcl、na2s·9h2o和s溶解在去离子水中,在40-60℃条件下超声震荡0.5-2h,得到摩尔比kcl:na2s·9h2o:s=1-10:10-40:10-40的电解液;(7)电池组装:将步骤4)得到的表面沉积有cds钝化膜的量子点敏化光阳极与步骤5)得到的对电极组装成三明治结构,并在表面沉积有cds钝化膜的量子点敏化光阳极与对电极之间注入步骤6)得到的电解液,制成量子点敏化太阳能电池。实施例1(1)cdsete量子点的制备:将cd源溶液、se源溶液和te源溶液进行磁力搅拌混合均匀,同时使用1mol/l的naoh溶液通过oh-离子调节ph至10.5,在n2保护下升温至320℃后,保温5min;然后开始降温,在到达260℃时注入过量油酸,保温5min后继续降温,得到油性cdsete量子点溶液;为了除去cdsete量子点溶液中的杂质和未反应物,将cdsete量子点溶液在甲醇溶液中进行清洗,倒掉上层清液,将剩余产物置于二氯甲烷中进行离心提纯,最后在干燥箱中50℃保温6h,得到cdsete量子点粉末;cd源溶液的制备:将cdcl2·2.5h2o粉末加入液体石蜡中进行磁力搅拌,搅拌过程中逐滴加入油酸,在n2保护下将温度加热至150℃后停止加热,保温10min自然冷却,获得浓度为1mol/l的无色透明的cd源溶液;液体石蜡与油酸的体积比为3:1。se源溶液的制备:将se粉加入液体石蜡中进行磁力搅拌,搅拌过程中逐滴加入top,在n2保护下将温度加热至100℃后停止加热,保温10min,自然冷却,获得浓度为1mol/l的无色透明的se源溶液;液体石蜡与top的体积比为3:1。te源溶液的制备:将te粉加入液体石蜡中进行磁力搅拌,搅拌过程中逐滴加入top,在n2保护下将温度升高到270℃后停止加热,保温10min,自然冷却,获得浓度为1mol/l的黄色透明的te源溶液;液体石蜡与top的体积比为3:1。(2)表面钝化cdsete量子点的制备:将om溶于thf中,超声溶解30min后,逐滴加入到步骤1)得到的cdsete量子点粉末配置成的溶液中,室温搅拌4h,最后经过离心、干燥,得到om-cdsete量子点粉末;cdsete与om的摩尔比为1:10;(3)制备量子点敏化光阳极:将步骤2)得到的om-cdsete量子点粉末配置成浓度为0.2mmol/l的om-cdsete量子点溶液,加入tga并且通过oh-离子调整溶液ph为10,将tio2光阳极在om-cdsete量子点溶液中浸泡24h,得到量子点敏化光阳极;tga与om-cdsete量子点溶液的体积比为1:600;步骤3所使用的tio2光阳极通过溶胶-凝胶法制备,具体操作步骤为将tio2浆料采用旋涂法均匀旋涂于fto导电玻璃表面,然后置于马弗炉中450℃下烧结0.5h,然后将其用去离子水清洗,获得tio2光阳极。(4)采用silar,将量子点敏化光阳极依次浸入cd(ch3coo)2·2h2o甲醇溶液中和na2s·9h2o甲醇溶液中,并在甲醇溶液中清洗去除表面杂质和未反应的离子作为一次循环;重复此循环4次,得到表面沉积有cds钝化膜的量子点敏化光阳极;步骤4中所使用的cd(ch3coo)2·2h2o甲醇溶液和na2s·9h2o甲醇溶液浓度相同,均为0.1mol/l,浸泡时间均为0.5min;在甲醇溶液中清洗时间30s。(5)制备对电极:将fto导电玻璃放入电子清洗剂中超声清洗0.5h,去除表面油脂和灰尘等杂质,然后用去离子水冲洗,再依次放入乙醇和丙酮中分别超声0.5h,干燥处理后浸入ph为2的cuso4·5h2o和na2s2o3·5h2o的混合溶液中,在保温箱中50℃保温处理3h,在fto导电玻璃表面生成cus层;cuso4·5h2o与na2s2o3·5h2o的摩尔比为1:4;(6)电解液的制备:将kcl、na2s·9h2o和s溶解在去离子水中,在40℃条件下超声震荡1h,得到摩尔比kcl:na2s·9h2o:s=1:10:10的电解液;(7)电池组装:将步骤4)得到的表面沉积有cds钝化膜的量子点敏化光阳极与步骤5)得到的对电极组装成三明治结构,并在表面沉积有cds钝化膜的量子点敏化光阳极与对电极之间注入步骤6)得到的电解液,制成量子点敏化太阳能电池。电池测试:采用吉时利2400在室温下进行测量,光源为泊菲莱chf-xm500氙灯,光照强度为100mw/cm2(am1.5),电池有效面积为0.36cm2,实施例1电池性能参数测试结果如表1所示。表1光阳极jsc(ma/cm2)voc(v)ffη(%)cdsete6.5930.6470.4692.00om-cdsete8.4100.6900.4862.82阻抗测试:采用上海辰华chi660e进行电化学阻抗测试,实施例1电化学阻抗参数测试结果如表2所示。表2由图3可以看出,量子点的吸收边几乎到达800nm,已经进入近红外光区,这是由于“光学弯曲”效应的影响,量子点在红外光区有利于吸收更多的太阳能,说明本发明制备的cdsete量子点相较于传统在可见光区的量子点具有更好的应用前景。由图4可以看出,经过om的修饰,量子点的荧光强度明显提高,这是由于om的表面钝化降低了量子点的表面缺陷,增强的多重激子效应累积导致的。由图5可以看出,om-cdsete中位于1062cm-1和1139cm-1的特征振动峰表明存在om笼架中的si-o-si单元,这与om在1024cm-1和1124cm-1位置的峰相匹配,未经钝化的cdsete量子点中没有此特征峰。另外om在2546cm-1位置对应的巯基(-sh)在om-cdsete中消失,证明了om对cdsete表面成功钝化。由图6可以看出,图中的两条曲线都有三个阶段。第一阶段的温度范围为30~223.3℃。该阶段的失重主要包括量子点表面吸附的水分和其中的结晶水,失重率为13%。第二阶段的失重速率加快,这主要是由于合成的量子点化合物的分解。该阶段cdsete量子点的失重温度范围为228.3~297.6℃,om-cdsete量子点的失重温度范围为228.3~276.2℃。om-cdsete的失重率比cdsete快。不仅存在cdsete量子点的分解,而且还存在om在qds(量子点,quantumdots)表面上的分解。第三阶段cdsete和om-cdsete的重量损失率基本相同,但om-cdsete的总重量损失较大,这是由于om的分解所致。因此,通过热重分析,可以证明om在cdsete量子点表面的成功钝化。图7为cdsete量子点表面钝化前后制备的太阳能电池j-v曲线,表1为相应参数。从表1中可以看到,经过表面钝化后,太阳能电池的短路电流从6.593提高到8.410ma/cm2,开路电压从0.647提高到0.690v,光电转化效率从2.00%提高到2.82%,提高了41%,证明了表面钝化可以降低量子点表面缺陷,降低电荷复合,提高电子注入tio2的效率。图8为cdsete量子点表面钝化前后制备的太阳能电池电化学交流阻抗谱,表2为相应参数。第一小半圆表示与cus对电极/电解液在高频范围内的电子转移过程相关的界面阻抗(r1),而第二大半圆对应于与电荷转移相关的界面阻抗(r2)。在电解液/量子点/tio2界面在低频范围内。如图所示,两个量子点太阳能电池具有相似的r1值,因为cdsete和om-cdsete量子点太阳能电池基于相同的电解液和cus对电极,所以第一半圆在两个太阳能电池之间没有明显的差异。显然,om-cdsete量子点太阳能电池的第二半圆形半径比cdsete的小,并且om-cdsete量子点太阳能电池的r2减少。较小的r2表明,在电解液/量子点/tio2界面上电荷传输电阻较大,电荷复合率较低,导致量子点太阳能电池光电性能较好。降低的界面电荷复合速率主要是由于量子点表面缺陷的减少和tio2表面注入光电子的增加。实施例2(1)cdsete量子点的制备:将cd源溶液、se源溶液和te源溶液进行磁力搅拌混合均匀,同时使用0.5mol/l的naoh溶液通过oh-离子调节ph至9,在n2保护下升温至200℃后,保温5min;然后开始降温,在到达100℃时注入过量油酸,保温5min后继续降温,得到油性cdsete量子点溶液;为了除去cdsete量子点溶液中的杂质和未反应物,将cdsete量子点溶液在甲醇溶液中进行清洗,倒掉上层清液,将剩余产物置于二氯甲烷中进行离心提纯,最后在干燥箱中40℃保温5h,得到cdsete量子点粉末;cd源溶液的制备:将cdcl2·2.5h2o粉末加入液体石蜡中进行磁力搅拌,搅拌过程中逐滴加入油酸,在n2保护下将温度加热至100℃后停止加热,保温5min自然冷却,获得浓度为1mol/l的无色透明的cd源溶液;液体石蜡与油酸的体积比为1:1。se源溶液的制备:将se粉加入液体石蜡中进行磁力搅拌,搅拌过程中逐滴加入top,在n2保护下将温度加热至50℃后停止加热,保温5min,自然冷却,获得浓度为1mol/l的无色透明的se源溶液;液体石蜡与top的体积比为1:1。te源溶液的制备:将te粉加入液体石蜡中进行磁力搅拌,搅拌过程中逐滴加入top,在n2保护下将温度升高到200℃后停止加热,保温5min,自然冷却,获得浓度为1mol/l的黄色透明的te源溶液;液体石蜡与top的体积比为1:1。(2)表面钝化cdsete量子点的制备:将om溶于thf中,超声溶解10min后,逐滴加入到步骤1)得到的cdsete量子点粉末配置成的溶液中,室温搅拌3h,最后经过离心、干燥,得到om-cdsete量子点粉末;cdsete与om的摩尔比为1:30;(3)制备量子点敏化光阳极:将步骤2)得到的om-cdsete量子点粉末配置成浓度为0.2mmol/l的om-cdsete量子点溶液,加入tga并且通过oh-离子调整溶液ph为9,将tio2光阳极在om-cdsete量子点溶液中浸泡12h,得到量子点敏化光阳极;tga与om-cdsete量子点溶液的体积比为1:1000;步骤3所使用的tio2光阳极通过溶胶-凝胶法制备,具体操作步骤为将tio2浆料采用旋涂法均匀旋涂于fto导电玻璃表面,然后置于马弗炉中400℃下烧结0.5h,然后将其用去离子水清洗,获得tio2光阳极。(4)采用silar,将量子点敏化光阳极依次浸入cd(ch3coo)2·2h2o甲醇溶液中和na2s·9h2o甲醇溶液中,并在甲醇溶液中清洗去除表面杂质和未反应的离子作为一次循环;重复此循环2次,得到表面沉积有cds钝化膜的量子点敏化光阳极;步骤4中所使用的cd(ch3coo)2·2h2o甲醇溶液和na2s·9h2o甲醇溶液浓度相同,均为0.05mol/l,浸泡时间均为0.5min;在甲醇溶液中清洗时间10s。(5)制备对电极:将fto导电玻璃放入电子清洗剂中超声清洗0.5h,去除表面油脂和灰尘等杂质,然后用去离子水冲洗,再依次放入乙醇和丙酮中分别超声0.5h,干燥处理后浸入ph为3的cu(ch3coo)2·h2o和na2s2o3·5h2o的混合溶液中,在保温箱中50℃保温处理3h,在fto导电玻璃表面生成cus层;cu(ch3coo)2·h2o与na2s2o3·5h2o的摩尔比为1:1;(6)电解液的制备:将kcl、na2s·9h2o和s溶解在去离子水中,在40℃条件下超声震荡0.5h,得到摩尔比kcl:na2s·9h2o:s=1:10:20的电解液;(7)电池组装:将步骤4)得到的表面沉积有cds钝化膜的量子点敏化光阳极与步骤5)得到的对电极组装成三明治结构,并在表面沉积有cds钝化膜的量子点敏化光阳极与对电极之间注入步骤6)得到的电解液,制成量子点敏化太阳能电池。实施例3(1)cdsete量子点的制备:将cd源溶液、se源溶液和te源溶液进行磁力搅拌混合均匀,同时使用2mol/l的koh溶液通过oh-离子调节ph至11,在n2保护下升温至350℃后,保温20min;然后开始降温,在到达300℃时注入过量油酸,保温10min后继续降温,得到油性cdsete量子点溶液;为了除去cdsete量子点溶液中的杂质和未反应物,将cdsete量子点溶液在甲醇溶液中进行清洗,倒掉上层清液,将剩余产物置于二氯甲烷中进行离心提纯,最后在干燥箱中60℃保温8h,得到cdsete量子点粉末;cd源溶液的制备:将cdcl2·2.5h2o粉末加入液体石蜡中进行磁力搅拌,搅拌过程中逐滴加入油酸,在n2保护下将温度加热至250℃后停止加热,保温20min自然冷却,获得浓度为2mol/l的无色透明的cd源溶液;液体石蜡与油酸的体积比为2:1。se源溶液的制备:将se粉加入液体石蜡中进行磁力搅拌,搅拌过程中逐滴加入top,在n2保护下将温度加热至100℃后停止加热,保温20min,自然冷却,获得浓度为2mol/l的无色透明的se源溶液;液体石蜡与top的体积比为2:1。te源溶液的制备:将te粉加入液体石蜡中进行磁力搅拌,搅拌过程中逐滴加入top,在n2保护下将温度升高到300℃后停止加热,保温20min,自然冷却,获得浓度为2mol/l的黄色透明的te源溶液;液体石蜡与top的体积比为2:1。(2)表面钝化cdsete量子点的制备:将om溶于thf中,超声溶解30min后,逐滴加入到步骤1)得到的cdsete量子点粉末配置成的溶液中,室温搅拌5h,最后经过离心、干燥,得到om-cdsete量子点粉末;cdsete与om的摩尔比为1:40;(3)制备量子点敏化光阳极:将步骤2)得到的om-cdsete量子点粉末配置成浓度为0.2mmol/l的om-cdsete量子点溶液,加入tga并且通过oh-离子调整溶液ph为11,将tio2光阳极在om-cdsete量子点溶液中浸泡36h,得到量子点敏化光阳极;tga与om-cdsete量子点溶液的体积比为1:1200;步骤3所使用的tio2光阳极通过溶胶-凝胶法制备,具体操作步骤为将tio2浆料采用旋涂法均匀旋涂于fto导电玻璃表面,然后置于马弗炉中500℃下烧结2h,然后将其用去离子水清洗,获得tio2光阳极。(4)采用silar,将量子点敏化光阳极依次浸入cd(ch3coo)2·2h2o甲醇溶液中和na2s·9h2o甲醇溶液中,并在甲醇溶液中清洗去除表面杂质和未反应的离子作为一次循环;重复此循环5次,得到表面沉积有cds钝化膜的量子点敏化光阳极;步骤4中所使用的cd(ch3coo)2·2h2o甲醇溶液和na2s·9h2o甲醇溶液浓度相同,均为0.2mol/l,浸泡时间均为2min;在甲醇溶液中清洗时间30s。(5)制备对电极:将fto导电玻璃放入电子清洗剂中超声清洗2h,去除表面油脂和灰尘等杂质,然后用去离子水冲洗,再依次放入乙醇和丙酮中分别超声2h,干燥处理后浸入ph为4的cucl2·2h2o和na2s2o3·5h2o的混合溶液中,在保温箱中80℃保温处理6h,在fto导电玻璃表面生成cus层;cucl2·2h2o与na2s2o3·5h2o的摩尔比为1:2;(6)电解液的制备:将kcl、na2s·9h2o和s溶解在去离子水中,在60℃条件下超声震荡2h,得到摩尔比kcl:na2s·9h2o:s=1:20:40的电解液;(7)电池组装:将步骤4)得到的表面沉积有cds钝化膜的量子点敏化光阳极与步骤5)得到的对电极组装成三明治结构,并在表面沉积有cds钝化膜的量子点敏化光阳极与对电极之间注入步骤6)得到的电解液,制成量子点敏化太阳能电池。本发明未述及之处适用于现有技术。当前第1页12
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