一种量子点叠层太阳能电池及其制备方法

本发明涉及光伏器件，特别是涉及一种量子点叠层太阳能电池及其制备方法。

背景技术：

1、光伏器件为吸收太阳光，并将吸收的太阳光能转换为电能的半导体器件。太阳光光谱为混合光谱，每一种特定的半导体材料只能吸收大于某一特定波长的光。在单节电池中，未被吸收的太阳光会以透射光或热能的形式散失掉而无法被吸收利用；而高能量的光被吸收后也会由于带隙原因产生热损失。由于低能光透射损失和高能光热损失的存在，单节电池的效率不会超过33.4％，即肖脱基极限。

2、叠层电池通过结合两个不同带隙的单节电池，使得大带隙的电池作为前电池吸收高能光，低带隙的电池作为后电池吸收低能光，从而降低能量损失，提高光能利用率。

3、量子点是在把激子在三个空间方向上束缚住的半导体纳米结构，一般为球形或类球形，直径常在2－20nm之间，是一种重要的低维半导体材料，常见的量子点由iv、ii－vi，iv－vi或iii－v元素组成。量子点具有激发光谱宽且连续分布、发射光谱窄而对称、颜色可调、光化学稳定性高、荧光寿命长等特性，量子点在包括叠层电池在内的各种光电子器件上得到了广泛的应用。

4、但目前，虽然已有部分关于量子点叠层太阳能电池的报道，但现有的量子点叠层太阳能电池的光电转化效率依旧较低。因此，亟需发明一种光电转化效率高的量子点叠层太阳能电池。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种量子点叠层太阳能电池，所述电池包括前电池、透明导电中间层、后电池和对电极；

2、所述前电池包括导电衬底、氧化物半导体薄膜和半导体量子点薄膜；

3、所述透明导电中间层为ito薄膜；

4、所述后电池包括氧化物半导体薄膜和半导体量子点薄膜。

5、进一步的，所述氧化物半导体薄膜为zno纳米颗粒薄膜；所述半导体量子点薄膜为量子点－卤化铅复合薄膜。

6、进一步的，所述量子点－卤化铅复合薄膜为pbs量子点－卤化铅复合薄膜。

7、进一步的，所述对电极为金属电极；所述导电衬底为导电玻璃。

8、本发明还提供一种量子点叠层太阳能电池的制备方法，包括：

9、步骤s1、以氧化物半导体材料、量子点和卤化铅的顺序，在导电衬底的上表面分别涂覆氧化物半导体材料、量子点和卤化铅，获得前电池；

10、步骤s2、在步骤s1获得的所述前电池上涂覆透明导电中间层材料，获得覆盖有透明导电中间层的前电池；

11、步骤s3、以氧化物半导体材料、量子点和卤化铅的顺序，在步骤s2获得的所述透明导电中间层的表面上分别涂覆氧化物半导体材料、量子点和卤化铅涂覆氧化物半导体材料，获得前电池－透明导电中间层－后电池复合物；

12、步骤s4、在所述前电池－透明导电中间层－后电池复合物的后电池表面沉积金属电极，获得所述量子点叠层太阳能电池。

13、进一步的，所述氧化物半导体材料为zno纳米颗粒；所述量子点为pbs量子点；所述卤化铅为碘化铅；所述透明导电中间层材料为ito。

14、进一步的，在所述步骤s1、步骤s2和步骤s3中，所述涂覆为旋涂，所述旋涂的转速为2000rpm/min，所述旋涂的时间为120s。

15、进一步的，在所述步骤s2中，涂覆所述透明导电中间层材料的条件为：1.5mtorr气压和ar气环境。

16、进一步的，在所述步骤s4中，所述金属电极沉积的速度为0.1nm/s。

17、进一步的，在所述步骤s4中，所述金属电极为厚度100nm的金电极。

18、与现有技术相比，其有益效果在于：

19、本发明提供一种量子点叠层太阳能电池及其制备方法，所述量子点叠层太阳能电池具体包括前电池、透明导电中间层、后电池和对电极；所述前电池由导电衬底、氧化物半导体薄膜和半导体量子点薄膜组成；所述透明导电中间层为ito薄膜；所述后电池由氧化物半导体薄膜和半导体量子点薄膜组成；所述对电极为金属电极。本发明制备的量子点叠层太阳能电池利用高透明ito中间层，使得太阳能电池的光能利用率大幅提升，有效提高了电池的光电转化效率。

技术特征：

1.一种量子点叠层太阳能电池，其特征在于，所述电池包括前电池、透明导电中间层、后电池和对电极；

2.根据权利要求1所述的量子点叠层太阳能电池，其特征在于，所述氧化物半导体薄膜为zno纳米颗粒薄膜；所述半导体量子点薄膜为量子点－卤化铅复合薄膜。

3.根据权利要求2所述的量子点叠层太阳能电池，其特征在于，所述量子点－卤化铅复合薄膜为pbs量子点－卤化铅复合薄膜。

4.根据权利要求1所述的量子点叠层太阳能电池，其特征在于，所述对电极为金属电极；所述导电衬底为导电玻璃。

5.一种量子点叠层太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括：

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述氧化物半导体材料为zno纳米颗粒；所述量子点为pbs量子点；所述卤化铅为碘化铅；所述透明导电中间层材料为ito。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤s1、步骤s2和步骤s3中，所述涂覆为旋涂，所述旋涂的转速为2000rpm/min，所述旋涂的时间为120s。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤s2中，涂覆所述透明导电中间层材料的条件为：1.5mtorr气压和ar气环境。

9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤s4中，所述金属电极沉积的速度为0.1nm/s。

10.根据权利要求5或9所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤s4中，所述金属电极为厚度100nm的金电极。

技术总结
本发明涉及光伏器件技术领域，公开了一种量子点叠层太阳能电池及其制备方法，所述量子点叠层太阳能电池具体包括前电池、透明导电中间层、后电池和对电极；所述前电池包括导电衬底、氧化物半导体薄膜和半导体量子点薄膜；所述透明导电中间层为ITO薄膜；所述后电池包括氧化物半导体薄膜和半导体量子点薄膜；所述对电极为金属电极；本发明制备的量子点叠层太阳能电池利用高透明ITO中间层，使得太阳能电池的光能利用率大幅提升，有效提高了电池的光电转化效率。

技术研发人员：高益军,张惠民,张晓蕾,陈超,孙秀云,陈洁,王芳,李敏
受保护的技术使用者：德州学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12