基于锌锡类水滑石的CdS/CdSe量子点敏化太阳能电池光阳极、电池及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113707461A(43)申请公布日2021.11.26(21)申请号202110922630.4(22)申请日2021.08.12(71)申请人山东大学地址250199山东省济南市历城区山大南路27号(72)发明人刘建强王成磊石瑞(74)专利代理机构济南金迪知识产权代理有限公司37219代理人陈桂玲(51)Int.Cl.H01G9/20(2006.01)H01G9/042(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图4页(54)发明名称基于锌锡类水滑石的CdS/CdSe量子点敏化太阳能电池光阳极、电池及其制备方法(57)摘要本发明涉及一种基于锌锡类水滑石的CdS/CdSe量子点敏化太阳能电池光阳极、电池及其制备方法。通过锌锡类水滑石煅烧后生成混合金属氧化物，涂在导电玻璃上形成多孔薄膜，先后负载CdS和CdSe量子点，形成光阳极；再与多硫电解质和CuS对电极组装成三明治结构的量子点敏化太阳能电池。其中，类水滑石的锌锡摩尔比为7～11:1，CdS量子点的吸附循环为9～13次，CdSe量子点的沉积一次。本发明的CdS/CdSe量子点敏化太阳能电池具有较好的光电转换效率，制备方法简单，成本低。CN113707461ACN113707461A权利要求书1/2页1.一种基于锌锡类水滑石的CdS/CdSe量子点敏化太阳能电池光阳极，包括导电玻璃、半导体薄膜和依次负载在半导体薄膜上的CdS和CdSe量子点；其中，所述半导体薄膜为由锌锡类水滑石煅烧后形成的混合金属氧化物的纳米多孔半导体薄膜，所述锌锡类水滑石中锌锡摩尔比为7～11:1；所述依次负载在半导体薄膜上的CdS和CdSe量子点是先将半导体薄膜进行CdS量子点吸附循环8～14次，然后进行CdSe量子点沉积一次获得。2.如权利要求1所述的CdS/CdSe量子点敏化太阳能电池光阳极，其特征在于，所述依次负载在半导体薄膜上的CdS和CdSe量子点是先将半导体薄膜进行CdS量子点吸附循环9～13次，然后进行CdSe量子点沉积一次；优选的所述CdSe量子点沉积时间3～5小时。3.如权利要求1所述的CdS/CdSe量子点敏化太阳能电池光阳极，其特征在于，所述CdS量子点吸附是将半导体薄膜浸入含Cd阳离子溶液，取出洗净并干燥后再浸入含S阴离子溶液，次序不限；优选的，所述阳离子溶液优选为0.05～0.3M的Cd(NO3)2乙醇溶液，所述含S阴离子溶液为0.05～0.3M的Na2S乙醇水溶液；进一步优选，所述导电玻璃是方阻为10～15Ω的掺氟氧化锡导电玻璃。4.权利要求1‑3任一项所述的基于锌锡类水滑石的CdS/CdSe量子点敏化太阳能电池光阳极的制备方法，包括步骤：(1)将锌锡类水滑石粉末在400～700℃煅烧，获得锌锡混合金属氧化物；(2)将制备的锌锡混合金属氧化物用溶剂及助剂配置成浆料，刮涂在导电玻璃上形成薄膜，然后置于马弗炉中，升温至400～500℃，保持20～40min，得到锌锡混合金属氧化物的纳米多孔半导体薄膜；(3)将锌锡混合金属氧化物纳米多孔薄膜置于Cd(NO3)2溶液中0.5～2min，取出后用乙醇清洗并且干燥，再放入Na2S溶液中0.5～2min后取出，用乙醇清洗并且干燥，以上过程为一个循环，共循环8～14次，得到CdS量子点敏化锌锡混合金属氧化物；(4)向步骤(3)制备的CdS量子点敏化锌锡混合金属氧化物浸没于由等体积Na2SeSO3水溶液、Cd(NO3)2水溶液和次氮基三乙酸钠水溶液组成的混合液中，室温避光沉积3～5h，得到CdS/CdSe量子点敏化锌锡混合金属氧化物，即为CdS/CdSe量子点敏化太阳能电池光阳极。5.如权利要求4所述的CdS/CdSe量子点敏化太阳能电池光阳极的制备方法，其特征在于步骤(1)中，包括以下条件之一种或多种：a.所述锌锡混合金属氧化物的尺寸为100～500nm；b.所述锌锡类水滑石粉末煅烧是在马弗炉中进行；c.所述锌锡类水滑石粉末是通过以下方法制备：按锌锡摩尔比为7～11:1取Zn(NO3)2·6H2O、SnCl4·5H2O，并适量CO(NH2)2溶于去离子水中，95～100℃油浴加热20～26h，反应产物经清洗、过滤、干燥和碾磨后，得到锌锡类水滑石粉末。6.如权利要求4所述的CdS/CdSe量子点敏化太阳能电池光阳极的制备方法，其特征在于步骤(2)中，包括以下条件之一种或多种：a.所述溶剂为松油醇或有机硅油；b.所述助剂为乙基纤维素或丁基纤维素；c.所述锌锡混合金属氧化物与溶剂的质量体积比为1:4～5，单位g:mL；d.所述锌锡混合金属氧化物与助剂的质量体积比为1:9～12，单位g:mL；2CN113707461A权利要求书2/2页e.所述的升温，按3～6℃/min速度