量子点增强型纳米线阵列钙钛矿太阳能电池

1.本发明涉及光伏发电技术领域，尤其涉及一种量子点增强型纳米线阵列钙钛矿太阳能电池。


背景技术：

2.光伏发电是利用太阳能最常见的方式。由于有机无机杂化钙钛矿具有禁带宽度适中、载流子迁移率高、制备条件温和等优点，因此该类太阳能电池极具应用前景。纳米线相较于薄膜具有诸多优势：
①
更好的减反射效果，聚光能力强，有望突破肖克利-奎伊瑟效率极限；
②
更适于输运载流子，载流子扩散长度及寿命增大；
③
更有利于器件的小型化；
④
更高的机械强度；
⑤
更优的柔性，适于制备柔性器件。基于以上优点，有机无机杂化钙钛矿纳米线阵列太阳能电池受到高度关注。
3.遗憾的是该类纳米线阵列太阳能电池不能吸收红外光(约占太阳能的50％)，大幅拉低了太阳能电池的光电转换效率。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种量子点增强型纳米线阵列钙钛矿太阳能电池，提高太阳能电池的光电转换效率。
5.为实现上述目的，本发明提供了一种量子点增强型纳米线阵列钙钛矿太阳能电池，所述量子点增强型纳米线阵列钙钛矿太阳能电池包括设置于底层的底电极，所述底电极的上表面沿竖直方向具有若干纳米线，纳米线阵列形成芯层，所述芯层为第一传输层，每根纳米线的表面均匀分布若干量子点，若干量子点形成量子点层，量子点层外部设有有机无机杂化钙钛矿层，所述有机无机杂化钙钛矿层外面设有壳层，所述壳层为第二传输层，与第一传输层、量子点、有机无机杂化钙钛矿层共同构成壳芯结构复合纳米线阵列，所述壳芯结构复合纳米线阵列的上方覆盖有上电极。
6.其中，所述第一传输层和所述第二传输层传输的电性相反，其中，所述第一传输层传输的是电子、空穴其中的一种，所述第二传输层传输的是与第一传输层传输相反的电子、空穴其中的一种。
7.其中，所有量子点层和所述有机无机杂化钙钛矿层共同作为太阳能电池的吸光层，受光激发产生电子、空穴。
8.本发明的一种量子点增强型纳米线阵列钙钛矿太阳能电池，在底电极上生长第一种传输材料的纳米线阵列为芯，量子点包裹在纳米线阵列上面，有机无机杂化钙钛矿吸收层包覆在量子点表面，第二种传输材料包覆在有机无机杂化钙钛矿表面，最后在其上覆盖上电极。提高纳米线阵列太阳能电池的光电转换效率。
附图说明
9.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
10.图1是本发明提供的一种量子点增强型纳米线阵列钙钛矿太阳能电池的结构示意图。
11.图2是本发明提供的量子点的结构示意图。
12.1-底电极、2-第一传输层、3-量子点、4-有机无机杂化钙钛矿层、5-第二传输层、6-上电极。
具体实施方式
13.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
14.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
15.请参阅图1和图2，本发明提供一种量子点增强型纳米线阵列钙钛矿太阳能电池，所述量子点增强型纳米线阵列钙钛矿太阳能电池包括设置于底层的底电极1，所述底电极1的上表面沿竖直方向具有若干纳米线，纳米线阵列形成芯层，所述芯层为第一传输层2，每根纳米线的表面均匀分布若干量子点3，若干量子点3形成量子点层，量子点层外部设有有机无机杂化钙钛矿层4，所述有机无机杂化钙钛矿层4外面设有壳层，所述壳层为第二传输层5，与第一传输层2、量子点3、有机无机杂化钙钛矿层4共同构成壳芯结构复合纳米线阵列，所述壳芯结构复合纳米线阵列的上方覆盖有上电极6。
16.在本实施方式中，包括设置于底层的底电极1，所述底电极1的上表面沿竖直方向生长由传输材料制成的若干纳米线，所述纳米线阵列形成太阳能电池的芯层，所述芯层为第一传输层2，每根纳米线的表面原位生长有均匀分布的若干量子点3，若干量子点3形成量子点层，量子点层外部设有有机无机杂化钙钛矿层4，所有量子点层和有机无机杂化钙钛矿层4共同作为太阳能电池的吸光层，它们受光激发产生电子、空穴，同时杂化钙钛矿层外面设有壳层，所述壳层为第二传输层5，与第一传输层2、量子点3、杂化钙钛矿共同构成壳芯结构复合纳米线阵列，所述第一传输层2用于传输电子、空穴电荷中的其中一种，第二传输层5传输的电荷与第一传输层2相反，增加的量子点3有利于电池对红外光的吸收，所述壳芯结构复合纳米线阵列的上方覆盖有上电极6，最终组装形成基于量子点3、有机无机杂化钙钛矿吸收层的壳芯结构纳米线阵列太阳能电池。
17.在本实施例中，采用共沉淀法制备量子点3，首先配制氯化铅溶液，然后将制备好有第一层纳米线阵列的基片放在氯化铅溶液中泡5分钟，最后将泡了氯化铅溶液的基片放在匀胶机上滴加事先配制好的硫化钠溶液，氯化铅与硫化钠反应共沉淀生成硫化铅量子点3，再将现配制的甲胺铅碘溶液旋涂在量子点3外层，然后把样品放置快速退火炉中退火，最
后将退火之后的样品放在磁控溅射的样品腔体内溅射最外层的传输层材料。顶电极采用在样品上喷金的方式来制备。
18.在本实施例中，所述第一传输层2为电子传输层(或空穴传输层)，第二传输层5为空穴传输层(或电子传输层)，只要两个传输层传输的是电性相反的电子、空穴其中的一种即可。
19.本实施例中，量子点3材料采用硫化铅，传输层材料采用二氧化钛、氧化镍，有机无机杂化钙钛矿材料采用甲胺铅碘。
20.本发明在有机无机杂化钙钛矿纳米线阵列太阳能电池的基础上引入量子点3来弥补该类太阳能电池不能吸收红外光的不足，实现对太阳光的宽谱吸收，从而提高纳米线阵列钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。
21.以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。


技术特征：
1.一种量子点增强型纳米线阵列钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述量子点增强型纳米线阵列钙钛矿太阳能电池包括设置于底层的底电极，所述底电极的上表面沿竖直方向具有若干纳米线，纳米线阵列形成芯层，所述芯层为第一传输层，每根纳米线的表面均匀分布若干量子点，若干量子点形成量子点层，量子点层外部设有有机无机杂化钙钛矿层，所述有机无机杂化钙钛矿层外面设有壳层，所述壳层为第二传输层，与第一传输层、量子点、有机无机杂化钙钛矿层共同构成壳芯结构复合纳米线阵列，所述壳芯结构复合纳米线阵列的上方覆盖有上电极。2.如权利要求1所述的量子点增强型纳米线阵列钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述第一传输层和所述第二传输层传输的电性相反，其中，所述第一传输层传输的是电子、空穴其中的一种，所述第二传输层传输的是与第一传输层传输相反的电子、空穴其中的一种。3.如权利要求1所述的量子点增强型纳米线阵列钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所有量子点层和所述有机无机杂化钙钛矿层共同作为太阳能电池的吸光层，受光激发产生电子、空穴。

技术总结
本发明涉及光伏发电技术领域，公开了一种量子点增强型纳米线阵列钙钛矿太阳能电池，在底电极上生长第一种传输材料的纳米线阵列为芯，量子点包裹在纳米线阵列上面，有机无机杂化钙钛矿吸收层包覆在量子点表面，第二种传输材料包覆在有机无机杂化钙钛矿表面，最后在其上覆盖上电极。提高纳米线阵列太阳能电池的光电转换效率。电转换效率。电转换效率。


技术研发人员：符春林 李佳桦 何云飞 何继壮 幸书林 蔡苇 高荣礼 王振华
受保护的技术使用者：重庆科技学院
技术研发日：2021.10.12
技术公布日：2022/1/14