[发明专利]柔性的量子点敏化的太阳能电池

说明书

技术领域

本发明涉及用于在衬底(substrate)上的柔性太阳能电池(flexible solar cells)的CdSe量子点敏化剂(sensitizers)的制备方法和涉及在柔性衬底上制备的柔性太阳能电池。

背景技术

由于其对于运输和光伏(photovoltaic)电源系统设备的优势，轻质和柔性太阳能电池的研究是重要的。用于向笔记本电脑、移动电话、手表等供应移动电力(mobile electricity)的新设计和应用是可能的。

发明内容

制备柔性太阳能电池的方法，包括在柔性衬底电极(flexible substrate electrode)上形成二氧化钛(TiO₂)图案化层；在该TiO₂图案化层上形成量子点(quantum dots)；形成柔性反电极(counter electrode)；将具有量子点的该衬底电极和该柔性反电极组装成其中间具有垫片的夹层结构(sandwich)；并且在该衬底电极和柔性反电极之间注入电解液和密封剂以形成太阳能电池。

器件，包括具有包含量子点的图案化的TiO₂层的柔性衬底电极；柔性反电极；位于该柔性衬底电极和柔性反电极之间的垫片；以及注入到该柔性衬底电极和柔性反电极之间的电解液(electrolyte)和密封剂。该器件可用于制备太阳能电池。

附图说明

图1是示出根据一个示例实施方案的柔性太阳能电池的方块图。

具体实施方式

在下面的描述中，参考形成本文的一部分的附图，并且在其中通过图示的方式示出可以实施的具体实施方案。这些实施方案被充分详细地描述以使本领域技术人员能够实施本发明，并且应当理解可以使用其他实施方案，并且不偏离本发明的范围可以作出结构、逻辑和电改变。因此，下面的示例实施方案的描述不是限制性的，并且本发明的范围由所附的权利要求来限定。

轻质和柔性太阳能电池可以为运输和光伏电源系统设备提供优势。用于向笔记本电脑、移动电话、手表等供应移动电力的新设计和应用是可能的。此外，通过柔性材料取代刚性衬底允许通过卷对卷(roll-to-roll)批量生产而实现低成本制造。因而，通过使用柔性器件技术形成太阳能电池，存在制备成本显著降低的光伏发电系统的可能性。

很多人已经研究了染料敏化的柔性太阳能电池，但是似乎没有关于柔性量子点(QD)敏化的太阳能电池的报道。这里描述的实施方案包括用于柔性量子点敏化的太阳能电池的封装方法。

量子点是半导体，其导电特性与单个晶体的尺寸和形状密切相关。一般地，晶体尺寸越小，带隙越大，最高价带和最低导带之间的能量差变得越大，因而需要更多的能量来激发量子点，并且同时，当晶体返回到其静止状态(resting state)时释放更多的能量。例如，在荧光染料应用中，这相当于当晶体尺寸生长得较小时，在激发量子点之后，发射较高频率的光，导致在发射的光中从红到蓝的色移。使用量子点的一个优势是由于可以对所生产的晶体的尺寸进行高水平控制，所以可以对所述材料的导电特性进行非常精确的控制。(参看<http://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_dot>访问于2010/09/26)。

无机量子点(QD)具有优于分子染料的潜在优势：

(1)通过改变它们的尺寸和组成，它们能够容易地将有效带隙下调至红外(IR)区，

(2)相对于它们的分子染料对应物，它们具有较高的稳定性和对氧气和水的抗性，

(3)它们揭示了制造多层或杂化敏化剂的新的可能性；以及

(4)它们展现了新的现象，如多激子产生以及使用基于能量转移的电荷收集和直接电荷转移方案。