[发明专利]用于提高CdSe量子点敏化的太阳能电池的转换效率的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于太阳能电池的CdSe量子点敏化剂的制备方法和涉及由该方法制备的CdSe量子点。

背景技术

发明内容

在衬底(substrate)上制备硒化镉(CdSe)量子点敏化剂(sensitizers)的方法，包括在衬底电极上形成二氧化钛(TiO₂)层；随后通过化学沉积方法在该TiO₂层上形成量子点。该化学沉积方法包括在足以在所述TiO₂层上形成CdSe量子点的温度，将该TiO₂涂覆的层暴露于与Cd络合的金属络合剂和硒源的溶液足以在所述TiO₂层上形成CdSe量子点的时间。

包括在衬底电极上的TiO₂层的器件，其包括在所述TiO₂层上的量子点，其已经通过在足以在所述TiO₂层上形成CdSe量子点的温度，将该TiO₂涂覆的层暴露于硒源和与Cd络合的金属络合剂的溶液足以在所述TiO₂层上形成CdSe量子点的时间而化学沉积。

通过改变金属例如镉和络合剂例如氨基三乙酸(NTA)或乙二胺四乙酸(EDTA)之间的比率以及在包括硒源的化学浴沉积溶液中的时间，可以控制金属-Se量子点敏化剂例如CdSe量子点敏化剂的尺寸。

CdSe量子点敏化剂可用于制备太阳能电池。

附图说明

图1示出了量子点敏化的TiO₂膜的吸收光谱，该量子点敏化的TiO₂膜是在30℃使用不同NTA/Cd比例的溶液对于不同的时间通过化学浴沉积而制备的。

图2示出了量子点敏化的TiO₂膜的吸收光谱，该量子点敏化的TiO₂膜是在30℃使用不同NTA/Cd比例的溶液对于相同的时间通过化学浴沉积而制备的。

图3示出了在吸光度为2时波长和化学浴沉积时间之间的关系。

图4示出了对于具有不同的NTA/Cd比例的三个样品，在520nm处的IPCE％和化学浴沉积时间之间的关系。

图5示出了化学浴沉积时间、短路电流密度(Jsc)和NTA/Cd比例间的关系。

图6示出了转换效率(h％)、化学浴沉积时间和NTA/Cd比例间的关系。

图7示出了在吸光度为2时的波长和化学浴沉积时间之间的关系。

定义

术语CBD是指化学浴沉积。

术语Cd是指元素镉或它的阳离子Cd⁺²。

术语DI水是指去离子水。

术语EC膜是指导电膜。

术语EDTA是指乙二胺四乙酸。

术语FF是指填充因数(fill factor)。填充因数定义为FF＝(V_mI_m)/(V_oc/I_sc)，其中V_oc为开路电压(此时I＝0)并且I_sc是短路电流(此时V＝0)，以及V_m和I_m是当太阳能电池在提供最大输出功率的条件下工作时在最优操作时的电压和电流。

术语h％是指光功率向电功率的百分比转换。太阳能电池的转换效率h％定义为产生的最大电输出功率与入射光的总功率P_in的比值：h＝(V_mI_m)/P_in＝V_ocI_scFF/P_in。从这个等式可知，为了更高的转换效率优选高V_oc、I_sc和FF。

术语IPCE％是指入射光子向电流的转换效率。

术语Jsc是指短路电流密度。

术语NH₄F是指氟化铵。

术语NTA是指氨基三乙酸钾[N(CH₂COOK)₃]。NTA是Cd²⁺(和很多其它阳离子)的强络合剂。其也称作2，2′，2”-次氮基三乙酸。