[发明专利]复合膜及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种复合膜，包括依次层叠设置的第一富勒烯层、金属氧化物层、第二富勒烯层、量子点层和第三富勒烯层，第一富勒烯层、所述第二富勒烯层、第三富勒烯层的材料均为富勒烯，金属氧化物层的材料为金属氧化物纳米颗粒，量子点层的材料为量子点，且第一富勒烯层和金属氧化物层、金属氧化物层和第二富勒烯层、第二富勒烯层和量子点层、量子点层和第三富勒烯层均通过硅烷偶联剂修饰层交联结合，形成由交联体组成的交联界面，交联体的通式为M@(NH‑R‑SiO₃)_nC_m或M@(SH‑R‑SiO₃)_nC_m，其中，@表示交联结合，M为金属氧化物中的金属或量子点中的金属，C_m为富勒烯，R选自烃基或烃基衍生物，n＜m。

技术领域

本发明属于复合膜技术领域，尤其涉及一种复合膜及其制备方法和应用。

背景技术

太阳能电池是很有前景的可再生能源，有望解决日益加剧的能源危机。量子点太阳能电池属于第三代太阳电池，优异的特性使其保持器件性能的同时能大幅降低太阳能电池的制造成本，因而已成为当前的前沿和热点课题之一。

相比于体相材料，量子点具有带隙可调的特性，通过调节带隙能够改善量子点的光吸收，改善激发光的能量也能够使量子点产生较多的电荷载流子。然而针对量子点太阳能电池，一个较大的问题就是如何通过一种有效的方式将量子点产生的电荷载流子快速的转移到电极端。现有的技术主要是利用量子点与带隙较大氧化物半导体材料(TiO₂、ZnO、SnO₂)复合，受激发的量子点产生的激子电荷转移到电荷较少的氧化物纳米颗粒的导带当中进行传输，实现电荷的转移。然而在量子点与氧化物的界面处，由于界面存在较多的缺陷能级，会对量子点内部的光电荷转移产生阻碍效应，量子点与金属电极之间的光电荷转移同样存在界面势垒的问题，因此现有技术有待改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合膜及其制备方法，旨在解决现有量子点太阳能电池中，量子点与氧化物的界面处存在缺陷能级会对量子点内部的光电荷转移产生阻碍效应，以及量子点与金属电极之间存在界面势垒的问题。

本发明的另一目的在于提供一种含上述复合膜的量子点光伏电池。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种复合膜，包括依次层叠设置的第一富勒烯层、金属氧化物层、第二富勒烯层、量子点层和第三富勒烯层，所述第一富勒烯层、所述第二富勒烯层、所述第三富勒烯层的材料均为富勒烯，所述金属氧化物层的材料为金属氧化物纳米颗粒，所述量子点层的材料为量子点，且所述第一富勒烯层和所述金属氧化物层、所述金属氧化物层和所述第二富勒烯层、所述第二富勒烯层和所述量子点层、所述量子点层和所述第三富勒烯层均通过硅烷偶联剂修饰层交联结合，形成由交联体组成的交联界面，所述交联体的通式为M@(NH-R-SiO₃)_nC_m或M@(SH-R-SiO₃)_nC_m，其中，@表示交联结合，M为所述金属氧化物中的金属或所述量子点中的金属，C_m为富勒烯，R选自烃基或烃基衍生物，n＜m。

相应的，一种复合膜的制备方法，包括以下步骤：

提供富勒醇、硅烷偶联剂、金属氧化物纳米颗粒溶液和量子点溶液，将所述富勒醇与硅烷偶联剂混合后脱水，制备得到硅烷偶联剂修饰的富勒烯，其中，所述金属氧化物纳米颗粒溶液、所述量子点溶液呈碱性，所述硅烷偶联剂修饰的富勒烯的通式为(NH₂-R-SiO₃)_nC_m或(SH₂-R-SiO₃)_nC_m；