[发明专利]具有光子晶体结构的量子点敏化太阳能电池及其制备方法

权利要求书

1.一种具有光子晶体结构的量子点敏化太阳能电池，其特征在于：由玻璃层、FTO导电层、光子晶体结构层和铂对电极叠加构成，其中光子晶体结构层包括光阳极、电解液和吸附在光阳极上的量子点，光阳极的厚度为200纳米-10微米。

2.根据权利要求1所述具有光子晶体结构的量子点敏化太阳能电池，其特征在于：所述光阳极材料为二氧化钛。

3.根据权利要求1所述具有光子晶体结构的量子点敏化太阳能电池，其特征在于：所述电解液为硫离子/硫氧化还原对(S^2-/S_n^2-)，浓度为0.2-1mol/L。

4.根据权利要求1所述具有光子晶体结构的量子点敏化太阳能电池，其特征在于：所述量子点材料为硫化镉。

5.一种如权利要求1所述具有光子晶体结构的量子点敏化太阳能电池的制备方法，其特征在于步骤如下：

1)利用开源软件MPB进行数值模拟计算：用平面波展开法对光阳极材料的光子晶体结构进行能带计算，找出其慢波频率和带隙频率所在位置，然后选取吸收谱在慢波频率、发射谱在带隙频率范围内的量子点材料作为敏化剂；

2)将FTO玻璃进行预处理，将FTO玻璃切成12×30mm的玻璃片，用质量百分比浓度为98.3％的H₂SO₄与质量百分比浓度为30％的H₂O₂按体积比为4∶1的混合溶液在80℃下浸泡10min，然后用去离子水冲洗干净；

3)采用自组装法在洗净的FTO玻璃片上制备光子晶体结构薄膜：自组装法采用垂直沉积法，将FTO玻璃垂直插入质量百分比浓度为0.5-3％的聚苯乙烯微球悬浮液中，并将其静置于温度为44.5-45.5℃的干燥箱中生长3-6天；

4)采用循环化学浴沉积法组装量子点：将长有光子晶体结构的薄膜放入具有阳离子反应物的硝酸镉或硝酸铅溶液中反应5分钟，取出后用去离子水清洗以去除光子晶体薄膜表面多余的反应物，然后再浸入具有阴离子反应物硫化钠的溶液中反应5分钟，使量子点在光子晶体薄膜表面生成，将上述反应过程重复4次以得到足够的量子点；

5)电解液的配置及电池的组装：配制浓度为0.2-1mol/L的硫离子/硫氧化还原对电解液，用热封薄膜制成框架结构夹在FTO玻璃与铂电极之间，加热后进行封装，即可制得该太阳能电池。