[发明专利]一种柔性全印刷量子点敏化太阳电池的制备

说明书

本发明公开了一种柔性全印刷量子点敏化太阳电池的制备，分别制备量子点/二氧化钛复合浆料、准固态柔性可印刷电解质、硫化亚铜复合对电极浆料，将制备好的量子点/二氧化钛复合浆料采用丝网印刷方法首先涂抹在柔性透明导电塑料基底，烘干得光阳极膜；将电解液浆料丝网印刷到光阳极膜烘干，电解液浆料层干燥后即得固态电解质层，在其表层继续丝网印刷硫化亚铜复合对电极浆料，烘干后即得柔性全印刷量子点敏化太阳电池。本发明的有益效果是所得到的柔性全印刷量子点敏化太阳电池有较高的光电转换效率，并且制备工艺方法简单，成本较低且能耗低。

技术领域

本发明属于新型太阳电池和能源技术领域，涉及一种柔性全印刷量子点敏化太阳电池的制备。

背景技术

随着电子科学技术的迅速发展，柔性便携式及可穿戴电子产品逐渐兴起，与其配套的柔性太阳电池的应用开发成为目前科研界与工业界的研究热点，并具有广阔的市场应用空间。量子点敏化太阳电池以其效率高、成本低、工艺简单、材料制备简单等优势在生产应用领域的开发利用展示了诱人前景。然而，目前柔性量子点敏化太阳电池的研发显得很薄弱，且其光电转换效率不超过4％，远小于刚性量子点敏化太阳电池11％的光电转换效率。因此，人们亟需解决柔性量子点敏化太阳电池开发利用方面的关键科学难题。开发高效率柔性量子点敏化太阳电池的关键是开发高导电性和高弯曲强度的光阳极和对电极。除此之外，耐高温和高透光性对光阳极来说也是十分必要的，这就对太阳电池的基底有着较高的要求。其次，活性材料在相应柔性基底上沉积牢固性差也是目前所面临的重要难题。除此之外，柔性量子点敏化太阳电池的封装及稳定性方面也亟需解决。

目前，研究人员采用各种方式来制备柔性量子点敏化太阳电池器件，并试图尝试解决其活性层牢固性及封装稳定性问题。Meng首次报道通过高温烧结和膜转移技术联合起来的方法制备出柔性量子点敏化太阳电池光阳极膜，先在石墨纸衬底上高温烧结制得二氧化钛薄膜，再将薄膜转移到塑料衬底。此种方法转移的多孔薄膜的性能在转移前后保持不变(Meng Q.et al,Chemical Communications,2011,47,2664-2666)。但是，此种方法在玻璃衬底和二氧化钛薄膜之间沉积有一层ITO层，大大增加了电池制作的成本，并且制作过程复杂，不利于工业化生产。Zhong等报道将P25二氧化钛颗粒超声分散在乙醇中，然后加入含有异丙醇钛和聚偏氟乙烯的松油醇粘合剂中，得到低温二氧化钛浆料涂抹于ITO/PEN柔性膜上制备光阳极。同时在柔性泡沫镍基底上原位水热生长铜纳米颗粒，并采用聚硫电解质硫化得到致密硫化亚铜负载于泡沫镍基底的柔性对电极，组装成的柔性器件，最终获得3.55％的光电转换效率(Zhong X.et al,Journal of Materials ChemistryA,2016,4,11754-11761)。此外，Lei等报道在ITO/PET基底上原位生长约2μm厚的氧化锌纳米棒，然后通过电化学沉积方法在氧化锌棒上沉积CdSe量子点，最终得到约1％的最高光电转换效率。尽管氧化锌纳米棒对量子点的吸附能力较低，但是在柔性聚合物基底上原位生长氧化物载体的方式极大的促进了柔性量子点敏化太阳电池的发展进程(Lei W.et al,PhysicalChemistry Chemical Physics,2011,13,13182-13184)。同样地，Pan等通过水热反应法制备氧化锌纳米棒阵列，然后通过化学浴沉积方法原位沉积CdS/CdSe量子点，明显增加了量子点的吸附量，同时借助于石墨纸基底上沉积硫化钴阵列作为对电极，最终获得2.7％的光电转换效率(Pan C.,Journal of Materials Chemistry A,2014,2,13661-13666)。然而，上述类型的柔性电池，制备工艺负载，不适合大面积工业化生产。且所用电解质为液态或准固态电解液，容易造成电解液渗漏的问题，影响器件的稳定性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种柔性全印刷量子点敏化太阳电池的制备，解决了柔性电池制备工艺复杂，制造过程中容易造成电解液渗漏的问题。

本发明所采用的技术方案是按照以下步骤进行：