一種納米晶量子點薄膜、使用該薄膜改性的晶體硅太陽能電池及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種納米晶量子點薄膜、使用該薄膜改性的晶體硅太陽能電池及其制備方法，所述納米晶量子點薄膜包括納米晶量子點分散層，所述納米晶量子點分散層包含CdS納米晶量子點。本發(fā)明的納米晶量子點薄膜，包含CdS納米晶量子點，CdS納米晶量子點具有被高能的藍光和紫外線燈高能光子轟擊時，釋放兩個以上電子的特性；并且研究表明，一個CdS納米晶量子點吸收一個光子后可以發(fā)射2～7個電子；同時，CdS納米晶量子點將紫外光吸收后，以熒光形式發(fā)射出藍綠光，以利于晶體硅太陽能電池吸收發(fā)電，且發(fā)射出得藍綠光光子數(shù)多于紫外光光子數(shù)；將該薄膜覆于晶體硅太陽能電池的工作面上，可大幅度提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。
【專利說明】一種納米晶量子點薄膜、使用該薄膜改性的晶體硅太陽能 電池及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于太陽能電池【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種納米晶量子點薄膜，同時還涉及 一種使用該納米晶量子點薄膜改性的晶體硅太陽能電池及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 太陽電池是一種對光有響應(yīng)并能將光能轉(zhuǎn)換成電力的器件。被用于制造太陽能電 池的材料有許多種，如：單晶娃、多晶娃、非晶娃、神化嫁、砸鋼銅等。它們的發(fā)電原理基本相 同，都以P-N結(jié)為"心臟"，泵出自由電子與空穴，對外發(fā)電。當光線照射太陽電池表面時，一 部分光子被硅材料吸收，光子的能量傳遞給了硅原子，使電子發(fā)生了越遷，成為自由電子及 空穴，P-N結(jié)分離電子，在P-N結(jié)兩側(cè)集聚形成了電位差，當外部接通電路時，在該電壓的作 用下，將會有電流流過外部電路產(chǎn)生一定的輸出功率。這個過程的實質(zhì)是：光子能量轉(zhuǎn)換成 電能的過程。
[0003] 量子點（QuantumDots,QDs)又可稱為半導(dǎo)體納米晶體（Semiconductor Nanocrystals)，其尺寸小于其相應(yīng)體相半導(dǎo)體的波爾直徑，通常在2?20nm。量子點隨著 晶體尺寸的減小，半導(dǎo)體能級越來越分離，有效帶隙增加，可獲得獨特的光學和電學性質(zhì)。 納米晶量子點具有如下特點：量子尺寸效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)和介電限域效應(yīng)，并由這些 效應(yīng)產(chǎn)生了能隙調(diào)制、高消光系數(shù)、大的本征偶極距等很多特性。這些特性使納米晶量子點 被認為是下一代光伏器件關(guān)鍵材料而引起極大關(guān)注。
[0004] 目前量子點被用于提高硅太陽能電池的研究很多，國內(nèi)外都有。研究大致可分為 以下幾種：
[0005] 1、加州理工學院模式，如圖1所示，硅線與抗反射層以圓柱體的形式立于背部反 射器上，周圍布滿了包裹著光散射離子的透明聚合物。現(xiàn)有技術(shù)中，專利CN101924165A公 開了一種量子點太陽能電池，也是這種模式，具有立體混合或相互貫通的形成太陽能電池 的各種層，包括量子點層、電子導(dǎo)體層、空穴導(dǎo)體層，反射和/或保護層設(shè)置在空穴導(dǎo)體層 之上，可提高太陽能電池的效率。但是，這種模式的缺點是完全重新設(shè)計，所需材料都是獨 特的，正常工業(yè)體系無法提供，而且此法也不能有效利用原來的晶體硅太陽能電池生產(chǎn)體 系。
[0006] 2、物理法構(gòu)建異質(zhì)結(jié)。此法又分2種，一種是在原晶體硅太陽能電池基礎(chǔ)上采用 化學氣相沉積（CVD)或物理氣相沉積（PVD)法制備出量子點薄膜層；如專利CN101834215A 公開了一種硅量子點太陽能電池，自上而下依次含有鋁背電場、P型晶體硅襯底、N型晶體 硅發(fā)射極，含有n型硅量子點的二氧化硅層，銀正電極。另一種則是完全重新設(shè)計制造，如 專利CN101933153A公開了一種II型量子點太陽能電池，包括半導(dǎo)體材料的多個柵欄層以 及第二半導(dǎo)體材料的量子點的多個交替層，第二半導(dǎo)體材料嵌入在第三半導(dǎo)體材料之間并 且與第三半導(dǎo)體材料直接接觸，所述多個交替層被設(shè)置在P型和n型半導(dǎo)體材料之間的堆 疊中，第二半導(dǎo)體材料的每個量子點和第三半導(dǎo)體材料形成具有II型帶對準的異質(zhì)結(jié)。所 用材料特殊，制法基本上也是CVD或PVD，制造難度大，污染環(huán)境，成本高。
[0007] 以上幾種量子點太陽能電池的缺點都是明顯的，大多脫離了目前硅太陽能電池生 產(chǎn)體系，成為一個需要重新配套的新產(chǎn)業(yè)，而且所需配套零部件本事又產(chǎn)生了新問題，比如 具有特殊結(jié)構(gòu)及性能的硅線生產(chǎn)、異質(zhì)結(jié)的物理法構(gòu)建、硅量子點的生成及后續(xù)電子的收 集（SiO2導(dǎo)電性極差，對光生電子的收集是一個難題）；如專利CN101924165A中太陽能電池 沒有核心部分P-N結(jié)，即使在光照下產(chǎn)生了光生電子，怎樣泵出電子并對外持續(xù)做電功還 不得而知，實用性不大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的是提供一種納米晶量子點薄膜，用于提高晶體硅太陽能電池的光電 轉(zhuǎn)換效率。
[0009] 本發(fā)明的第二個目的是提供一種使用上述納米晶量子點薄膜改性的晶體硅太陽 能電池。
[0010] 本發(fā)明的第三個目的是提供一種使用上述納米晶量子點薄膜改性的晶體硅太陽 能電池的制備方法。
[0011] 為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種納米晶量子點薄膜，該薄膜 包括納米晶量子點分散層，所述納米晶量子點分散層包含CdS納米晶量子點。
[0012] 所述納米晶量子點分散層中，CdS納米晶量子點的質(zhì)量百分含量為1 %?15%。
[0013] 所述CdS納米晶量子點為純CdS納米晶，或以CdS納米晶為核心的核殼結(jié)構(gòu)納米 晶。
[0014] 所述CdS納米晶量子點的熒光發(fā)射峰Xmax為405?470nm，半高峰寬為80? IOOnm0
[0015] 所述以CdS納米晶為核心的核殼結(jié)構(gòu)納米晶為CdSAMCO3核殼結(jié)構(gòu)納米晶或CdS/ CdsojS殼結(jié)構(gòu)納米晶。核殼結(jié)構(gòu)中，殼層材料為碳酸鎘（CdCO3)或亞硫酸鎘（CdSO3)。
[0016]所述CdS納米晶量子點是由以下方法制備的：
[0017] 1)按照Cd與S的摩爾比為0.77?1.4:1的比例，將醋酸鎘與硫源加入水中，形成 反應(yīng)體系，調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH為9?13 ;
[0018] 2)將反應(yīng)體系升溫至110?150°C進行反應(yīng)，反應(yīng)1?8h后，即得。
[0019] 其中，所述硫源為L-半胱氨酸、硫脲或3-巰基丙酸。
[0020] 優(yōu)選的，步驟1)中，Cd與S的摩爾比為0. 91?1. 4:1。
[0021] 步驟1)中，所述反應(yīng)體系中，水溶性醋酸鎘的濃度為5?54. 5mmol/L，硫源的濃度 為 4.5 ?56. 5mmol/L〇
[0022] CdS納米晶量子點的制備方法具體可參見專利CN100503774C、CN101186816B、 CN102241975B。
[0023] 進一步的，步驟1)中，所述反應(yīng)體系中還加入了表面活性劑。
[0024] 所述表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨或十二烷基硫酸鈉。
[0025] 所述表面活性劑的加入量為：表面活性劑與硫源的摩爾比為0. 3?2:1。
[0026] 所述納米晶量子點薄膜的厚度為1?200iim。
[0027] 所述納米晶量子點分散層主要由納米晶量子點和基質(zhì)高分子組成。
[0028] 所述納米晶量子點分散層中，CdS納米晶量子點均勻分散在基質(zhì)高分子中。
[0029] 所述納米晶量子點薄膜還包括基質(zhì)高分子層，所述基質(zhì)高分子層主要由基質(zhì)高分 子組成。
[0030] 所述基質(zhì)高分子為聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇或聚乙二醇。
[0031] 所述基質(zhì)高分子層的厚度為〇? 5?50i!m。
[0032] -種使用上述的納米晶量子點薄膜改性的晶體硅太陽能電池，所述晶體硅太陽能 電池的工作面覆有所述的納米晶量子點薄膜。
[0033] 所述納米晶量子點薄膜的底面與晶體硅太陽能電池的工作面緊密貼合。
[0034] 所述晶體硅太陽能電池為單晶硅或多晶硅太陽能電池。
[0035] 所述晶體硅太陽能電池的工作面為工作時接受陽光照射的那一面（一般為N型端 面，即柵電極面）。
[0036] 所述納米晶量子點薄膜的尺寸小于晶體硅太陽能電池的工作面的尺寸。納米晶量 子點薄膜的邊緣距晶體硅太陽能電池的工作面的邊緣的距離大于3mm。
[0037] 所述納米晶量子點薄膜中，基質(zhì)高分子層的底面與晶體硅太陽能電池的工作面緊 密貼合。
[0038] 使用納米晶量子點薄膜改性的晶體硅太陽能電池的制備方法，可分為兩種，一種 為將CdS納米晶量子點與基質(zhì)高分子制成鑄膜液，在晶體硅太陽能電池的工作面上涂覆成 膜；另一種是將CdS納米晶量子點與基質(zhì)高分子制成鑄膜液，采用在其他載體上鑄膜或無 載體成膜的工藝制成納米晶量子點薄膜后，將該薄膜覆在晶體硅太陽能的工作面上。
[0039] -種上述的晶體硅太陽能電池的制備方法，包括下列步驟：
[0040] a)配制基質(zhì)高分子飽和水溶液，備用；取分散有CdS納米晶量子點和基質(zhì)高分子 的水基分散體系為納米晶量子點分散液，備用；
[0041] b)在晶體硅太陽能電池的工作面涂覆基質(zhì)高分子飽和水溶液，干燥形成基質(zhì)高分 子層；
[0042] c)在基質(zhì)高分子層表面涂覆納米晶量子點分散液，干燥形成納米晶量子點分散 層，即得納米晶量子點薄膜改性的晶體硅太陽能電池。
[0043] 所述干燥為晾干。
[0044] 步驟c)中，所述納米晶量子點分散層中，納米晶量子點的質(zhì)量百分含量為1%? 15%。
[0045] 晶體硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率受限于吸收一個光子僅能產(chǎn)生一對電子-空 穴對；晶體硅太陽能電池對太陽光具有選擇性吸收，一般來說，晶體硅太陽能電池對藍綠光 最敏感，基本上可以做到吸收一個光子產(chǎn)生一對電子-空穴對；而對于短波長的紫外光，晶 體硅太陽能電池吸收轉(zhuǎn)化不完全，很多能量以非輻射形式被弛豫掉了，沒能有效轉(zhuǎn)化為電 能。
[0046] 本發(fā)明的納米晶量子點薄膜，包含CdS納米晶量子點,CdS納米晶量子點具有被高 能的藍光和紫外線燈高能光子轟擊時，釋放兩個以上電子的特性；并且研究表明，一個CdS 納米晶量子點吸收一個光子后可以發(fā)射2?7個電子；同時，CdS納米晶量子點將紫外光吸 收后，以熒光形式發(fā)射出藍綠光，以利于晶體硅太陽能電池吸收發(fā)電，且發(fā)射出得藍綠光光 子數(shù)多于紫外光光子數(shù)；將該薄膜覆于晶體硅太陽能電池的工作面上，可大幅度地提高太 陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。
[0047] 本發(fā)明的納米晶量子點改性晶體硅太陽能電池，晶體硅太陽能電池的工作面覆有 納米晶量子點薄膜，納米晶量子點具有較寬的吸收光譜和吸收系數(shù)，并且具有較高的光熱 穩(wěn)定性；將納米晶量子點薄膜覆在晶體硅太陽能電池的工作面上，提高了太陽能電池對太 陽光的吸收效率，從而提高了太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率；與未改性的太陽能電池相比，本 發(fā)明的納米晶量子點改性晶體硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率提高了 〇. 56%?1. 25%，具 有良好的經(jīng)濟效益，適合推廣應(yīng)用。
[0048] 本發(fā)明的納米晶量子點改性晶體硅太陽能電池的制備方法，是在晶體硅太陽能電 池的工作面上依次涂覆基質(zhì)高分子層和納米晶量子點分散層形成納米晶量子點薄膜，實現(xiàn) 對晶體硅太陽能電池的改性，極大的提高了太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率；該方法工藝簡單， 不需要重新設(shè)計，也不需要改變太陽能電池的原有結(jié)構(gòu)，只需在太陽能電池的工作面涂膜 改性，適用范圍廣，制備難度低，成本低，適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
[0049] 本發(fā)明的納米晶量子點改性晶體硅太陽能電池中，納米晶量子點薄膜的基質(zhì)采用 有機高分子材料，一方面作為納米晶量子點的載體，使其牢牢固定在太陽能電池的工作面 上，不易脫落；另一方面使納米晶量子點在薄膜中分散均勻，充分發(fā)揮其優(yōu)異的光電性能。 本發(fā)明中，作為基體的晶體硅太陽能電池為普通市售商品，晶體硅太陽能電池中的P-N結(jié) 為太陽能電池的"心臟"，可將光生伏打效應(yīng)的光生電子、空穴源源不斷分離并泵送出去做 電功。納米晶量子點薄膜的成型可以采用涂覆或者噴涂法，將基質(zhì)高分子飽和水溶液與納 米晶量子點分散液涂覆在商品晶體硅太陽能電池的工作面上（珊狀電極一面），注意不要 涂到電池工作面的邊緣。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0050] 圖1為加州理工學院模式的太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0051] 圖2為實施例1中未改性的晶體硅太陽能電池；
[0052] 圖3為實施例1所得納米晶量子點改性晶體硅太陽能電池；
[0053] 圖4為圖3的側(cè)視剖視圖；
[0054] 圖5為實施例2的納米晶量子點改性晶體硅太陽能電池的制備方法的示意圖。

【具體實施方式】
[0055] 下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的說明。
[0056] 實施例1
[0057] 本實施例的納米晶量子點薄膜，包括基質(zhì)高分子層和納米晶量子點分散層；所述 基質(zhì)高分子層主要由基質(zhì)高分子組成；所述納米晶量子點分散層主要由CdS納米晶量子點 和基質(zhì)高分子組成。所述納米晶量子點分散層中，CdS納米晶量子點均勻分散在基質(zhì)高分 子中，CdS納米晶量子點的質(zhì)量百分含量為10%。
[0058] 所述納米晶量子點薄膜的厚度為120iim;其中，基質(zhì)高分子層的厚度為30iim。所 述CdS納米晶量子點為純CdS納米晶；所述基質(zhì)高分子為聚乙烯醇（PVA)。
[0059] 所述純CdS納米晶是由以下方法制備的，具體參見專利CN100503774C(硫化鎘裸 量子點及其制備方法）：
[0060]Cd/S比例按I. 2量取0. 05mol/L的醋酸鎘60ml與0. 05mol/L的L-半胱氨酸50ml 混合于高壓反應(yīng)釜內(nèi)膽中（醋酸鎘在反應(yīng)體系中的濃度為27mmol/L，L-半胱氨酸的反應(yīng)濃 度為22. 5mmol/L)，用濃度為lmol/L氫氧化鉀溶液調(diào)節(jié)溶液的酸堿度，使之pH為11 ;將高 壓反應(yīng)釜密閉，通電加熱加壓到130°C，并進行磁力攪拌；高溫階段保溫7小時；經(jīng)過自然冷 卻降溫并確保高壓反應(yīng)釜內(nèi)壓力降到常壓后打開釜蓋，將反應(yīng)釜內(nèi)物料移至一磨口瓶中， 避光保存。得到的硫化鎘量子點的尺寸為6. 6nm左右，入max在417nm，半高峰寬為80nm。 [0061]本實施例的使用上述納米晶量子點薄膜改性的晶體硅太陽能電池，所述晶體硅太 陽能電池的工作面覆有納米晶量子點薄膜。所述納米晶量子點薄膜中，基質(zhì)高分子層的底 面與晶體硅太陽能電池的工作面緊密貼合。所述納米晶量子點薄膜的尺寸小于晶體硅太陽 能電池的工作面的尺寸。納米晶量子點薄膜的邊緣距晶體硅太陽能電池的工作面的邊緣的 距離為3. 5mm。
[0062] 本實施例的納米晶量子點薄膜改性的晶體硅太陽能電池的制備方法，包括下列步 驟：
[0063]a)配制聚乙烯醇飽和水溶液，備用；取分散有純CdS納米晶的混懸液，加入聚乙烯 醇飽和水溶液，搖勻，靜止避光靜置一天，得分散有CdS納米晶量子點和基質(zhì)高分子的水基 分散體系為納米晶量子點分散液，備用；
[0064]b)取晶體硅太陽能電池（市售商品）一片，如圖2所示，柵網(wǎng)面朝上，在晶體硅太 陽能電池的工作面（柵網(wǎng)面）涂覆聚乙烯醇飽和水溶液，晾干形成厚度為30 的基質(zhì)高 分子層；
[0065]c)在基質(zhì)高分子層表面涂覆納米晶量子點分散液，晾干形成厚度為90ym、納米 晶量子點質(zhì)量百分含量為10%的納米晶量子點分散層，納米晶量子點分散層與基質(zhì)高分子 層共同形成厚度為120ym的納米晶量子點薄膜，即得納米晶量子點薄膜改性的晶體硅太 陽能電池。
[0066] 本實施例所得納米晶量子點改性晶體硅太陽能電池，如圖3、4所示，包括太陽能 電池片1，所述太陽能電池片1從下到上依次包括P型半導(dǎo)體層5、n型半導(dǎo)體層6,所述n型半導(dǎo)體層6的表面設(shè)有柵狀電極2,所述柵狀電極2上設(shè)有兩條相互平行的主柵電極4 ; 所述太陽能電池片1上設(shè)有柵狀電極2的一面（n型端面）為工作面，所述工作面上覆有納 米晶量子點薄膜3。
[0067] 實施例2
[0068] 本實施例的納米晶量子點薄膜，包括基質(zhì)高分子層和納米晶量子點分散層；所述 基質(zhì)高分子層主要由基質(zhì)高分子組成；所述納米晶量子點分散層主要由CdS納米晶量子點 和基質(zhì)高分子組成。所述納米晶量子點分散層中，CdS納米晶量子點均勻分散在基質(zhì)高分 子中，CdS納米晶量子點的質(zhì)量百分含量為15%。
[0069] 所述納米晶量子點薄膜的厚度為5pm;其中，基質(zhì)高分子層的厚度為lym。所述 CdS納米晶量子點為純CdS納米晶；所述基質(zhì)高分子為聚乙烯吡咯烷酮（PVP)。
[0070] 所述純CdS納米晶是由以下方法制備的：
[0071] 1)按照Cd與S的摩爾比為L1:1的比例，取濃度為0?lmol/L的醋酸鎘110ml、濃 度為0.lmol/L的L-半胱氨酸溶液IOOml混合于錐形瓶中，再加入濃度為0.lmol/L的十二 烷基硫酸鈉溶液100ml，形成白色乳狀液的反應(yīng)體系，此時測得pH約為6,使用磁力攪拌器 攪拌均勻，并緩慢加入濃度為2mol/L氫氧化鉀溶液調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH為12 ;
[0072] 2)將反應(yīng)體系轉(zhuǎn)入高壓反應(yīng)釜內(nèi)膽中，將將高壓反應(yīng)釜密閉并分次對稱上緊高 壓反應(yīng)釜的密閉螺帽，通電加壓加熱到IKTC進行反應(yīng)，保溫反應(yīng)Ih后，繼續(xù)加壓加熱至 140°C進行反應(yīng)，保溫反應(yīng)4h后，關(guān)閉電源，在等待反應(yīng)釜內(nèi)自然冷卻至室溫并確保高壓釜 內(nèi)壓力降到常壓后打開釜蓋，將反應(yīng)釜內(nèi)物料（有黃色沉淀生成）轉(zhuǎn)移至一個棕色磨口瓶 中，避光保存。
[0073] 本實施例的使用上述納米晶量子點薄膜改性的晶體硅太陽能電池，所述晶體硅太 陽能電池的工作面覆有納米晶量子點薄膜。所述納米晶量子點薄膜中，基質(zhì)高分子層的底 面與晶體硅太陽能電池的工作面緊密貼合。所述納米晶量子點薄膜的尺寸小于晶體硅太陽 能電池的工作面的尺寸。納米晶量子點薄膜的邊緣距晶體硅太陽能電池的工作面的邊緣的 距離為4_。
[0074] 本實施例的納米晶量子點改性晶體硅太陽能電池的制備方法，包括下列步驟：
[0075] a)配制聚乙烯吡咯烷酮飽和水溶液，備用；取分散有純CdS納米晶的混懸液，加入 聚乙烯吡咯烷酮飽和水溶液，搖勻，靜止避光靜置一天，得分散有CdS納米晶量子點和基質(zhì) 高分子的水基分散體系為納米晶量子點分散液，備用；
[0076]b)取晶體硅太陽能電池（市售商品）一片，柵網(wǎng)面朝上，在晶體硅太陽能電池的工 作面（柵網(wǎng)面）涂覆聚乙烯吡咯烷酮飽和水溶液，晾干形成厚度為IUm的基質(zhì)高分子層；
[0077]c)在基質(zhì)高分子層表面涂覆納米晶量子點分散液，晾干形成厚度為4ym、納米晶 量子點質(zhì)量百分含量為15%的納米晶量子點分散層，納米晶量子點分散層與基質(zhì)高分子層 共同形成厚度為5 的納米晶量子點薄膜，即得納米晶量子點薄膜改性晶體硅太陽能電 池。
[0078] 本實施例的納米晶量子點改性晶體硅太陽能電池的制備方法的示意圖如圖5所 示，晶體硅太陽能電池片從上到下依次包括背電極8、p型半導(dǎo)體層6、n型半導(dǎo)體層5、減反 層7 ;所述減反層7表面設(shè)有柵狀電極2 ;所述晶體硅太陽能電池片設(shè)有柵狀電極2的一面 為工作面；制備時，依次在工作面上涂覆基質(zhì)高分子層和納米晶量子點分散層形成納米晶 量子點薄膜3,所述納米晶量子點分散層中均勻分布有納米晶量子點9。
[0079] 實施例3
[0080] 本實施例的納米晶量子點薄膜，包括基質(zhì)高分子層和納米晶量子點分散層；所述 基質(zhì)高分子層主要由基質(zhì)高分子組成；所述納米晶量子點分散層主要由CdS納米晶量子點 和基質(zhì)高分子組成。所述納米晶量子點分散層中，CdS納米晶量子點均勻分散在基質(zhì)高分 子中，CdS納米晶量子點的質(zhì)量百分含量為1%。
[0081] 所述納米晶量子點薄膜的厚度為200iim;其中，基質(zhì)高分子層的厚度為50iim。所 述CdS納米晶量子點為CdS/CdS03核殼結(jié)構(gòu)納米晶；所述基質(zhì)高分子為聚乙二醇（PEG)。
[0082] 所述CdS/CdS03核殼結(jié)構(gòu)納米晶是由以下方法制備的，具體參見專利 CN102241975B(-種具有核殼結(jié)構(gòu)的量子點及制備方法）：
[0083] 以醋酸鎘和L-半胱氨酸為原料，量取0?lmol/L的醋酸鎘水溶液IOOml和0?Imol/ L的L-半胱氨酸水溶液110ml，之后放入錐形瓶中混合配制成反應(yīng)溶液，其中Cd/S的摩爾 比為0. 91，其中醋酸鎘在反應(yīng)溶液中的濃度為47. 6mmol/L，L-半胱氨酸在反應(yīng)溶液中的濃 度為52. 4mmol/L，之后用氫氧化鉀調(diào)節(jié)pH值值10,之后再將上述經(jīng)過調(diào)節(jié)pH值的反應(yīng)溶 液轉(zhuǎn)入高壓反應(yīng)釜內(nèi)膽中，將高壓反應(yīng)釜密閉并分次對稱上緊高壓反應(yīng)釜的密閉螺帽，通 電加熱到125°C，最高達130°C，反應(yīng)壓力為2個大氣壓，高溫反應(yīng)3小時；當高壓反應(yīng)釜內(nèi) 自然冷卻至室溫并確保高壓釜內(nèi)壓力降到常壓后打開釜蓋，將反應(yīng)釜內(nèi)產(chǎn)物黃色沉淀轉(zhuǎn)移 至一個磨口瓶內(nèi)，該黃色沉淀即為具有以硫化鎘材料為核，以亞硫酸鎘材料為殼的核殼結(jié) 構(gòu)的量子點。該量子點的核殼結(jié)構(gòu)中，核的粒徑為3?6nm，殼的厚度為0. 1?0. 5nm;該量 子點的突光激發(fā)峰Xex.max位于358nm，發(fā)射峰Xem.max位于470nm。
[0084] 本實施例的使用上述納米晶量子點薄膜改性的晶體硅太陽能電池，所述晶體硅太 陽能電池的工作面覆有納米晶量子點薄膜。所述納米晶量子點薄膜中，基質(zhì)高分子層的底 面與晶體硅太陽能電池的工作面緊密貼合。所述納米晶量子點薄膜的尺寸小于晶體硅太陽 能電池的工作面的尺寸。納米晶量子點薄膜的邊緣距晶體硅太陽能電池的工作面的邊緣的 距離為4. 5謹。
[0085] 本實施例的納米晶量子點薄膜改性晶體硅太陽能電池的制備方法，包括下列步 驟：
[0086]a)配制聚乙二醇飽和水溶液，備用；取分散有CdS/CdS03核殼結(jié)構(gòu)納米晶的混懸 液，加入聚乙二醇飽和水溶液，搖勻，靜止避光靜置一天，得分散有CdS納米晶量子點和基 質(zhì)高分子的水基分散體系為納米晶量子點分散液，備用；
[0087]b)取晶體硅太陽能電池（市售商品）一片，柵網(wǎng)面朝上，在晶體硅太陽能電池的工 作面（柵網(wǎng)面）涂覆聚乙二醇飽和水溶液，晾干形成厚度為50ym的基質(zhì)高分子層；
[0088]c)在基質(zhì)高分子層表面涂覆納米晶量子點分散液，晾干形成厚度為150 iim、納米 晶量子點質(zhì)量百分含量為1 %的納米晶量子點分散層，納米晶量子點分散層與基質(zhì)高分子 層共同形成厚度為200ym的納米晶量子點薄膜，即得納米晶量子點薄膜改性晶體硅太陽 能電池。
[0089] 實施例4
[0090] 本實施例的納米晶量子點薄膜，包括基質(zhì)高分子層和納米晶量子點分散層；所述 基質(zhì)高分子層主要由基質(zhì)高分子組成；所述納米晶量子點分散層主要由CdS納米晶量子點 和基質(zhì)高分子組成。所述納米晶量子點分散層中，CdS納米晶量子點均勻分散在基質(zhì)高分 子中，CdS納米晶量子點的質(zhì)量百分含量為5%。
[0091] 所述納米晶量子點薄膜的厚度為30iim;其中，基質(zhì)高分子層的厚度為IOiim。所 述CdS納米晶量子點為CdSAMCO3核殼結(jié)構(gòu)納米晶；所述基質(zhì)高分子為聚乙烯吡咯烷酮 (PVP)。
[0092] 所述CdS/CdC03核殼結(jié)構(gòu)納米晶是由以下方法制備的，具體參見專利 CN101186816B( -種核殼結(jié)構(gòu)的納米晶及制備方法）：
[0093]Cd/S比例按1. 4量取0. 05mol/L醋酸鎘70ml與0. 05mol/L的L-半胱氨酸50ml 混合于高壓反應(yīng)釜內(nèi)膽中（醋酸鎘在反應(yīng)體系中的濃度為27. 2mmol/L，L-半胱氨酸的反應(yīng) 濃度為22. 7mmol/L)，用濃度為lmol/L氫氧化鉀溶液調(diào)節(jié)pH為10 ;將高壓反應(yīng)釜密閉，通 電加熱加壓到IKTC，并進行磁力攪拌；高溫階段保溫5小時；經(jīng)過自然冷卻降溫并確保高 壓釜內(nèi)壓力降到常壓后打開釜蓋，將反應(yīng)釜內(nèi)物料轉(zhuǎn)移至一磨口瓶中，避光保存。所制得的 是以硫化鋪為核心、碳酸鋪為外圍殼層的納米晶。
[0094] 本實施例的使用上述納米晶量子點薄膜改性的晶體硅太陽能電池，所述晶體硅太 陽能電池的工作面覆有納米晶量子點薄膜。所述納米晶量子點薄膜中，基質(zhì)高分子層的底 面與晶體硅太陽能電池的工作面緊密貼合。所述納米晶量子點薄膜的尺寸小于晶體硅太陽 能電池的工作面的尺寸。納米晶量子點薄膜的邊緣距晶體硅太陽能電池的工作面的邊緣的 距離為5_。
[0095] 本實施例的納米晶量子點薄膜改性的晶體硅太陽能電池的制備方法，包括下列步 驟：
[0096]a)配制聚乙烯吡咯烷酮飽和水溶液，備用；取分散有CdS/CdC03核殼結(jié)構(gòu)納米晶 的混懸液，加入聚乙烯吡咯烷酮飽和水溶液，搖勻，靜止避光靜置一天，得分散有CdS納米 晶量子點和基質(zhì)高分子的水基分散體系為納米晶量子點分散液，備用；
[0097]b)取晶體硅太陽能電池（市售商品）一片，柵網(wǎng)面朝上，在晶體硅太陽能電池的 工作面（柵網(wǎng)面）涂覆聚乙烯吡咯烷酮飽和水溶液，晾干形成厚度為IOum的基質(zhì)高分子 層；
[0098]c)在基質(zhì)高分子層表面涂覆納米晶量子點分散液，晾干形成厚度為20ym、納米 晶量子點質(zhì)量百分含量為5%的納米晶量子點分散層，納米晶量子點分散層與基質(zhì)高分子 層共同形成厚度為30ym的納米晶量子點薄膜，即得納米晶量子點薄膜改性晶體硅太陽能 電池。
[0099] 實驗例
[0100] 本實驗例對實施例1-4所得納米晶量子點改性晶體硅太陽能電池改性前后的性 能進行檢測，結(jié)果如表1所示。
[0101] 表1實施例1-4所得納米晶量子點改性晶體硅太陽能電池改性前后的性能檢測 結(jié)果
[0102]

【權(quán)利要求】
1. 一種納米晶量子點薄膜，其特征在于：該薄膜包括納米晶量子點分散層，所述納米 晶量子點分散層包含CdS納米晶量子點。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米晶量子點薄膜，其特征在于：所述納米晶量子點分散層 中，CdS納米晶量子點的質(zhì)量百分含量為1 %?15%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米晶量子點薄膜，其特征在于：所述CdS納米晶量子點為 純CdS納米晶，或以CdS納米晶為核心的核殼結(jié)構(gòu)納米晶。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米晶量子點薄膜，其特征在于：所述納米晶量子點薄膜的 厚度為1?200iim。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的納米晶量子點薄膜，其特征在于：所述納米晶量 子點薄膜還包括基質(zhì)高分子層，所述基質(zhì)高分子層主要由基質(zhì)高分子組成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5的納米晶量子點薄膜，其特征在于：所述基質(zhì)高分子為聚乙烯吡咯 烷酮、聚乙烯醇或聚乙二醇。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的納米晶量子點薄膜，其特征在于：所述基質(zhì)高分子層的 厚度為〇? 5?50 ii m。
8. -種使用如權(quán)利要求1所述的納米晶量子點薄膜改性的晶體硅太陽能電池，其特征 在于：所述晶體硅太陽能電池的工作面覆有所述的納米晶量子點薄膜。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的晶體硅太陽能電池，其特征在于：所述納米晶量子點薄膜的 尺寸小于晶體硅太陽能電池的工作面的尺寸。
10. -種如權(quán)利要求8所述的晶體硅太陽能電池的制備方法，其特征在于：包括下列步 驟： a) 配制基質(zhì)高分子飽和水溶液，備用；取分散有CdS納米晶量子點和基質(zhì)高分子的水 基分散體系為納米晶量子點分散液，備用； b) 在晶體硅太陽能電池的工作面涂覆基質(zhì)高分子飽和水溶液，干燥形成基質(zhì)高分子 層； c) 在基質(zhì)高分子層表面涂覆納米晶量子點分散液，干燥形成納米晶量子點分散層，即 得納米晶量子點薄膜改性的晶體硅太陽能電池。
【文檔編號】H01L31/072GK104332514SQ201410344202
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年7月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月18日
【發(fā)明者】許榮輝, 許粲, 張偉振, 肖民樂, 李新利, 李偉樂, 馬戰(zhàn)紅, 廖良波, 趙金鑫, 張亞芳, 劉志斌, 李洛利, 張建輝 申請人:河南科技大學