[发明专利]基于不同粒径PbS量子点的叠层太阳能电池及制备方法

权利要求书

1.一种基于不同粒径的PbS量子点的叠层太阳能电池，其特征在于：由玻璃层、ITO层、TiO₂纳米晶层、带隙为1.6ev的PbS量子点薄膜层、ITO层、TiO₂薄膜层、带隙为1ev的PbS量子点薄膜层和金电极叠加而成，其中ITO层的厚度为50-100纳米，TiO₂纳米晶层的厚度为30-50纳米，两层PbS量子点薄膜的厚度均为100-500纳米，TiO₂薄膜层层的厚度为40nm，Au电极的厚度为100-200纳米。

2.一种如权利要求1所述基于不同粒径的PbS量子点的叠层太阳能电池的制备方法，其特征在于步骤如下：

1）将沉积有ITO的玻璃衬底先后经洗洁精、去离子水、丙酮、异丙醇和乙醇超声清洗后，在真空干燥箱中80℃下干燥30分钟；

2）将干燥后的ITO玻璃衬底冷却到室温后放到匀胶机上，将制备好的TiO₂前驱液在1500转每分钟的转速下旋涂20s，然后在400℃下预退火10分钟，重复此过程1次，以达到所需要的膜厚，然后将其在400℃下退火1小时；

3）分别配制25mg/ml的带隙为1.6ev的PbS量子点正己烷溶液和25mg/ml的带隙为1ev的PbS量子点正己烷溶液作为旋涂液；

4）将退火完成的ITO片子冷却到室温后放到匀胶机上，在其上滴加带隙为1.6ev的PbS量子点正己烷溶液5-6滴，停留5-10秒，在低转速700转每分钟和高转速2000转每分钟下分别旋涂6秒和20秒；

5）将上述旋涂好带隙为1.6ev的PbS量子点薄膜的ITO片子置于真空干燥箱中80℃下干燥30min；

6）将步骤4和步骤5重复不少于3次，直到达到需要的膜厚200纳米；

7）将上面干燥好的ITO片子在常温、氧气的体积百分比为1%的氧气和氩气混合气中、真空度为10^-3Pa的环境下，依次磁控溅射一层50纳米厚的ITO薄膜和一层40纳米厚的TiO₂薄膜，前者速率为0.25埃/秒，后者速率为0.2埃/秒；

8）将上面溅射完成的ITO片子放在匀胶机上，在其上滴加带隙为1ev的PbS量子点正己烷溶液5-6滴，停留5-10秒，在低转速700转每分钟和高转速2000转每分钟下分别旋涂6秒和20秒；

9）将上述旋涂好带隙为1ev的PbS量子点薄膜的ITO片子置于真空干燥箱中80℃下干燥30min；

10）将步骤8和步骤9重复不少于3次，直到达到需要的膜厚200纳米；

11）将上面旋涂完成并干燥好的ITO片子在真空度为10^-4Pa下蒸镀厚度为100-200纳米的Au电极，即完成制作该基于不同粒径大小的PbS量子点叠层太阳能电池器件。

3.根据权利要求2所述基于不同粒径的PbS量子点的叠层太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述TiO₂前驱液的制备方法，选用钛酸丁酯为原料，无水乙醇为溶剂，冰醋酸和乙酰丙酮为催化剂和稳定剂，制备过程如下：

将酞酸丁酯10毫升与53毫升的高纯无水乙醇混合，配成溶液a，另外将0.5毫升的醋酸、0.5毫升的去离子水和27毫升的高纯无水乙醇混合配成溶液b，将溶液b缓慢滴入溶液a中，搅拌均匀，再往里滴加0.3毫升的乙酰丙酮，然后在30℃下水浴加热6小时，最后加入N-N二甲基甲酰胺，再搅拌30分钟，室温下静置24小时。