[发明专利]一种利用表面等离子激元提高太阳能电池光谱转换的方法

说明书

本发明公开了一种利用表面等离子激元提高太阳能电池光谱转换的方法，属于电池光谱转换技术领域。本发明以ZnSe纳米颗粒为原料，将Zn(AC)₂和MPA的混合碱溶液逐滴加入ZnSe的水溶液中，得到核壳结构的ZnSe/ZnS量子点；然后将ZnSe/ZnS量子点与Ag纳米颗粒溶于水中，得到Ag/ZnSe/ZnS量子点，通过将Ag/ZnSe/ZnS量子点涂覆在Si基太阳能电池表面来提高太阳能电池的光谱转换效率。本发明利用Ag纳米颗粒的局域表面等离子激元效应增强ZnSe/ZnS量子点的下转移效率，这个波段的光谱转换可以弥补Si基太阳能电池的短波光谱响应低的缺陷，进而提高了电池的光电转换效率。

技术领域

本发明涉及电池光谱转换技术领域，特别是涉及一种利用表面等离子激元提高太阳能电池光谱转换的方法。

背景技术

太阳能电池在短波区域光谱响应较低，比如CdTe薄膜太阳能电池在波长500nm的光谱响应很差，此波段电池的外量子点效率(EQE)小于0.2。这种短波能量损失使电池效率的提高受到了很大的限制。与此同时，此波段的反射率相对较高，因此波段的大部分光子，被反射或者损耗，仅有一小部分能被太阳能电池吸收利用产生电流。如何增强太阳能电池光短波区域的光谱响应一直是一个技术难题。荧光下转移指的是下转移材料吸收一个高能光子发射出低能光子，具有下转移特性的荧光材料一般都会吸收太阳光谱中的紫外、近紫外波段的光，然后发射出可见波段的光，易于太阳能电池的吸收，从而提高电池的光电转换效率。因此，研究一种利用表面等离子激元提高太阳能电池光谱转换的方法就具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用表面等离子激元提高太阳能电池光谱转换的方法，以解决太阳能电池光短波区域的光谱响应较差，电池的光电转换效率较低的问题，本发明的核壳结构ZnSe/ZnS量子点吸收波长比Cd类无机半导体材料更短，同时利用Ag纳米颗粒的局域表面等离子激元增强ZnSe/ZnS荧光下转移效率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种Ag/ZnSe/ZnS量子点的制备方法，其以ZnSe纳米颗粒为原料，将Zn(AC)₂和MPA的混合碱溶液逐滴加入ZnSe的水溶液中，加热反应后冷却，经过离心、醇洗得到核壳结构的ZnSe/ZnS量子点；然后将所述ZnSe/ZnS量子点与Ag纳米颗粒溶于水中，充分分散后得到Ag/ZnSe/ZnS量子点。

进一步地，具体包括以下步骤：

(1)Ag纳米颗粒的制备：将硼氢化钠(NaBH₄)和柠檬酸钠(Na₃C₆H₅O₇·2H₂O)用水溶解，调节pH至中性并磁力搅拌，加入硝酸银溶液搅拌10-15min，得到平均尺寸为20nm的Ag纳米颗粒；

(2)ZnSe纳米颗粒的制备：将硼氢化钠用水溶解，在N₂的氛围中搅拌，得到硼氢化钠溶液，加入Se粉进行反应，加水得到NaHSe溶液；在ZnNO₃·6H₂O溶液中加入巯基丙酸(MPA)并调节pH至碱性，将此溶液放置于恒温磁力搅拌器中，在N₂的氛围中搅拌时，快速加入NaHSe溶液，加热进行反应，冷却后加无水乙醇，离心机离心，ZnSe纳米颗粒沉于离心管底部，去除上层清液，再进行醇洗得到ZnSe纳米颗粒；