專利名稱：一種量子點敏化太陽能電池的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于太陽能電池制造領域，具體涉及到一種以碳材料為對電極的量子點敏 化太陽能電池。
背景技術：
面對全球化石能源日益枯竭，取之不盡用之不竭的太陽能可以替代化石能源解決 日益嚴重的能源危機問題。在各類新型太陽能電池中，染料敏化太陽能電池(DSCs)以成本 低廉、制作工藝簡單、相對較高的光電轉(zhuǎn)換效率而成為研究熱點(0’Regan，B. ,Gratzel5M.， Nature, 1991，353，737)。但是它們的缺點也不容忽視一方面染料的穩(wěn)定性還有待進一步 提高，另一方面價格相對較高，限制了染料敏化太陽能電池成本的進一步降低。而采用價格 便宜的窄禁帶無機半導體納米晶即量子點，作為敏化劑，可以進一步降低電池成本。并且， 與一般染料吸收一個光子最多產(chǎn)生1個電子不同，量子點可以由1個高能光子產(chǎn)生多個電 子，使量子產(chǎn)率將大大提高(Nozik, A. J.，PhysicaE, 2002，14，115)。通常用于量子點敏化太陽能電池的對電極主要包括導電玻璃上載鉬電極(Lin， S. C.，Lee, Y. L.，etc, Appl. Phys. Lett. 2007,90，143517)、金電極(Lee, Y. L.，Lo, Y. S.， Adv. Funct. Mater. 2009，19，604)禾口 硫化亞銅電極(Toyoda, T.，Bisquert, J.，etc, Nanotechnology 2009，20，295204)三種。這些對電極都存在一定的缺點，如鉬電極和金電 極價格昂貴，而硫化亞銅電極穩(wěn)定性差，這幾種電極都很難應用于大面積量子點敏化太陽 能電池中。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的缺陷，提供一種以碳材料為對電極 的量子點敏化太陽能電池。本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的根據(jù)本發(fā)明，提供一種量子點敏化太陽能電池，包括對電極和電解液，該對電極又 包括催化活性材料，其中所述催化活性材料為碳材料；所述電解液為多硫化物氧化還原電對電解液。在上述技術方案中，所述碳材料包括活性炭、碳黑、鱗片狀石墨、石墨烯、球形石 墨、單壁碳納米管、多壁碳納米管、碳纖維或硬碳材料中的一種或多種。優(yōu)選為活性炭或單 壁碳納米管。在上述技術方案中，所述多硫化物氧化還原電對電解液為二硫化物氧化還原電對 電解液。在上述技術方案中，所述多硫化物氧化還原電對電解液的濃度在0. 1 5M之間。在上述技術方案中，所述量子點為無機窄禁帶半導體納米晶。在上述技術方案中，所述無機窄禁帶半導體納米晶包括硫化鎘、硒化鎘、碲化鎘、硫化鉛、硒化鉛、磷化銦或砷化銦中的一種或多種。優(yōu)選為硫化鎘、硒化鎘或硫化鉛中的一 種或多種。在上述技術方案中，還包括光陽極，所述光陽極包括量子點敏化的多孔層，所述多 孔層材料包括TiO2、Nb2O5, ZnO, SrO, SiO2、ZrO2^Al2O3中的一種或多種。與現(xiàn)有的量子點敏化染料敏化太陽能電池相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于1、成本低，適于制作大面積量子點敏化太陽能電池；2、提高了量子點敏化太陽能電池光電轉(zhuǎn)化效率。
具體實施例方式根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供一種以活性炭為對電極的量子點敏化太陽能電 池。該電池包括對電極、光陽極和電解質(zhì)溶液，其中對電極包括導電玻璃及在其上用顆粒尺 寸為IOOnm的活性炭材料制成的厚度為10 μ m的薄膜(以下將這種包括碳材料的對電極簡 稱為碳對電極)，電解質(zhì)溶液為2MNa2&，光陽極為硫化鎘量子點敏化的T^2多孔膜。將上述硫化鎘量子點敏化太陽能電池在室溫下用計算機控制的恒電位/恒電流 儀(Princeton Applied Research,Model 263A)測量其光電性能。光源使用500W氙燈，入 射光強為lOOmw/cm2，光照面積為0. 15cm2，測得光電轉(zhuǎn)換效率為3. 2 %，其遠遠高于普通量 子點敏化太陽能電池大約的光電性能。表1示出了根據(jù)本發(fā)明的量子點敏化太陽能電池的上述及其他實施例1 49，以 及它們的光電轉(zhuǎn)換效率。在這些電池的光陽極中量子點所敏化的載體均為T^2多孔膜，對 電極的基底均為導電玻璃，并且這些電池的光電轉(zhuǎn)換效率均在與上述實施例相同的測試條 件下測量。表權(quán)利要求
1.一種量子點敏化太陽能電池，包括對電極和電解液，該對電極又包括催化活性材料， 其特征在于所述催化活性材料為碳材料；所述電解液為多硫化物氧化還原電對電解液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的量子點敏化太陽能電池，其特征在于，所述碳材料包括活性 炭、碳黑、鱗片狀石墨、石墨烯、球形石墨、單壁碳納米管、多壁碳納米管、碳纖維或硬碳材料 中的一種或多種。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的量子點敏化太陽能電池，其特征在于，所述碳材料優(yōu)選為活 性炭或單壁碳納米管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的量子點敏化太陽能電池，其特征在于，由所述碳材料制成厚 度在0. 5 μ m 50 μ m的薄膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的量子點敏化太陽能電池，其特征在于，所述多硫化物氧化還 原電對電解液為二硫化物氧化還原電對電解液。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的量子點敏化太陽能電池，其特征在于，所述多硫化物氧化還 原電對電解液的濃度在0. 1 5M之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的量子點敏化太陽能電池，還包括光陽極，所述光陽極包括量 子點，其特征在于，所述量子點為無機窄禁帶半導體納米晶。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的量子點敏化太陽能電池，其特征在于，所述無機窄禁帶半導 體納米晶包括硫化鎘、硒化鎘、碲化鎘、硫化鉛、硒化鉛、磷化銦或砷化銦中的一種或多種。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的量子點敏化太陽能電池，其特征在于，所述無機窄禁帶半導 體納米晶優(yōu)選為硫化鎘、硒化鎘或硫化鉛中的一種或多種。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9之一所述的量子點敏化太陽能電池，還包括光陽極，所述光陽 極包括量子點敏化的多孔層，其特征在于，所述多孔層材料包括Ti02、Nb205、ZnO, SrO、SiO2, ZrO2^Al2O3中的一種或多種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種量子點敏化太陽能電池，包括對電極和電解液，該對電極又包括催化活性材料，其中所述催化活性材料為碳材料，所述電解液為多硫化物氧化還原電對電解液。本發(fā)明采用碳材料為對電極價格便宜，并且適宜大面積制作，更有利于提高量子點敏化太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率。
文檔編號H01L51/44GK102097218SQ20091024242
公開日2011年6月15日 申請日期2009年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月11日
發(fā)明者孟慶波, 張全新, 李冬梅, 羅艷紅 申請人:中國科學院物理研究所