[发明专利]一种利用表面等离子体共振效应提高量子点敏化太阳能电池效率的电池制备方法

权利要求书

1. 一种利用表面等离子体共振效应提高量子点敏化太阳能电池效率的电池制备方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一：金纳米粒子的制备

配制原料溶液：配置10mM的氯金酸母液，取一定量的三水合氯金酸固体于烧杯中，用去离子水快速搅拌溶解；取定量的柠檬酸钠固体溶解于等离子水中，配置成透明溶液；称取NaBH₄固体溶于配置好的NaOH溶液中；原料溶液配置好后，稀释HAuCl₄溶液；用四只一次性塑料注射器分别抽取HAuCl₄溶液、NaBH₄/NaOH溶液、柠檬酸钠溶液、去离子水；FNP（Flashnanoprecipitation）装置的构建：将4只吸取溶液的注射器安装于注射泵上，设定注射器规格和进料速度，并用4只塑料胶管连接注射器与四通道涡流混合器顶部的四个通道，于四通道涡流混合器底部出口处安装收集胶头；并于出口下部放置25mL空的小烧杯，小烧杯放置于磁力搅拌台上；金纳米粒子的制备：装置安装完毕后，设定合适的进料速度，同时打开磁力搅拌器，启动注射泵；用纸杯接取最初收集的AuNPs并扔掉；然后，快速换用25mL烧杯收集剩余的AuNPs；

步骤二：TiO₂纳米棒的制备

ITO导电玻璃的清洗：用胶带将ITO导电玻璃需要保留的部分缠好，放入盛有100mL浓硫酸的烧杯中进行腐蚀，加入适量的锌粉作为催化剂，搅拌1分钟，当裸露在外的ITO导电玻璃被完全腐蚀掉之后，取出并用去离子水清洗，再依次用洗洁精、双氧水与三次水（V:V=1:3）、丙酮、无水乙醇放入超声波清洗机中清洗，直至ITO导电玻璃完全干净，最后用氮气吹干玻璃基底；配制TiO₂纳米棒生长溶液：将去离子水与浓盐酸混合并搅拌，然后加入少量钛酸四丁酯，继续搅拌；最后，将混合溶液倒入50mL的聚四氟乙烯反应釜中；最后在180℃反应，反应时间到后，取出反应釜，用水流冷却 15 min，然后取出样品，用氮气吹干；

步骤三：TiO₂/CdS/CdSe/ZnS光阳极的制备

CdS的沉积：将TiO₂NR浸入到Cd(NO₃)₂·4H₂O 乙醇溶液中，然后依次用乙醇、三次水冲洗干净；接着浸入到 Na₂S·9H₂O水溶液中，再依次用三次水、乙醇冲洗干净；连续按照上述步骤循环，使得沉积在TiO₂NR上的CdS量子点逐渐增加；CdSe的沉积：样品浸入到Cd(NO₃)₂·4H₂O乙醇溶液中, 然后依次用乙醇、三次水冲洗干净；连续按照上述步骤循环，CdS/TiO₂NR上的CdSe量子点逐渐增加；保护层 ZnS的沉积：浸入到 Zn(NO₃)₂·6H₂O乙醇溶液中,然后依次用乙醇、三次水冲洗干净；接着浸入到 Na₂S·9H₂O水溶液中，然后依次用三次水、乙醇冲洗干净；连续按照上述步骤循环5次；把制备的样品TiO₂/CdS/CdSe/ZnS置于烘箱中烘干；

步骤四：电解液的制备

称取一定量的Na₂S·9H₂O和S粉溶于去离子水中；将制备的溶液密封，放置于50°C 的水浴中进行加热，剧烈揽拌1h，即完成多硫电解液的制备；

步骤五：对电极的制备

将黄铜片切割成与ITO 导电玻璃大小一致小方片,用去离子水进行清洗，再用酒精进行擦洗以除去黄铜片表面的油污；接着,将黄铜片放入浓盐酸中处理，黄铜片颜色由黄色变成红色；将热处理后的铜片用去离子水清洗、干燥后,放入新鲜配置的多硫电解液中进行反应，反应10min，铜片颜色由红色变成黑色；一段时间取出铜片，用去离子水冲洗干净，并用氮气吹干，得到青黑色的Cu₂S薄层；最后将铜片背面粘在ITO导电玻璃上,完成了Cu₂S对电极的制备；

步骤六：太阳能电池的组装

以 TiO₂/CdS/CdSe/ZnS为光阳极，以 Cu₂S为对电极，中间填充电解质；以铝片为挡板，控制电池的活性面积；

步骤七：金纳米粒子耦合到太阳能电池表面

将制备好的太阳能电池放在热板上加热到一定温度，然后将瞬时纳米沉淀法制备好的金纳米粒子滴在太阳能电池上，通过热蒸发使得水溶液蒸发掉，金纳米粒子在分子热运动下均匀分布在太阳能电池表面上。