用于太陽能電池的硫化鎘/鎂摻雜硒化鎘敏化劑制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于太陽能技術領域，更具體涉及一種用于太陽能電池的硫化領/鎮(zhèn)慘雜 砸化領敏化劑制備方法。
【背景技術】
[0002] 隨著全球經濟的迅速發(fā)展，人口的持續(xù)增長W及人類對能源的依賴性逐漸加深， 能源危機和環(huán)境污染問題已成為21世紀人類面臨的首要問題。面對全球石化能源日益枯 竭，取之不盡用之不竭的太陽能無疑是人類未來能源發(fā)展的首選。因此，W太陽能作為新 能源供應來源最受注目，從技術發(fā)展過程或未來前瞻性都受到各界密切的關注。通過光電 效應直接把光能轉化為電能的裝置就是太陽能電池。在各類新型太陽能電池中，染料敏化 太陽能電池值SSCs)W低成本、制作工藝簡單、相對較高的光電轉換效率而成為研究熱點 (0'Regan,B.，Gr射zel，M.，化Uire，1991,353,737)。DSSCs是將吸附了染料的寬禁帶半導體 納米晶薄膜作為正極，表面鍛有一層笛的導電玻璃作為對電極，正極和對電極之間加入氧 化-還原電解質形成的。染料分子吸收太陽光能，電子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，激發(fā)態(tài)上面 的電子快速注入緊鄰的Ti化導帶，染料中失去的電子很快從電解質中得到補償，進入Ti化 導帶中的電子最終進入導電膜，然后通過外電路到對電極產生光電流。然而，染料的穩(wěn)定 性還有待進一步的提高，而且價格也相對較高，所W采用價格便宜的窄禁帶無機半導體量 子點作為敏化劑，可W降低電池的成本，提高穩(wěn)定性，該種電池稱為量子點敏化太陽能電池 (孤SSCs)。一般染料吸收一個光子最多產生一個電子，量子點可W由一個高能光子產生多 個電子，大大提高量子產率（Nozik，A.J.，化ysicaE，2002,14,115)。
[0003] 但是目前利用量子點敏化的太陽能電池孤SSCs，其總體表現還低于DSSCs。為了 提高孤SSCs的光電轉換效率，廣泛開展了對孤SSCs的改性工作，其中對量子點進行慘雜也 是一種常用的有效方法。2007年，韓國的KwakWoo-化ul等人進行了通過對CdSe納米晶Mg 慘雜來調整其能帶隙的研究。通過X射線能譜儀（邸巧和電感禪合等離子體原子發(fā)射光譜 分析，證明了Mg元素慘雜進去了。由于塊體能帶隙的增加，Mg慘雜CdSe的紫外-可見吸 收光譜有明顯的藍移。Mg慘雜的CdSe納米晶在光致發(fā)光（PL)譜中也顯示了藍移，而且它 們的化強度跟未慘雜的CdSe納米晶相比，是相當的，甚至更高。2008年，韓國Sung-Hwan Han等人采用化學浴沉積（CBD)方法，制備了CdSe量子點與Mg慘雜CdSe量子點共敏化太 陽能電池。在可見光光譜范圍內，光譜響應的范圍變寬了。在等同條件下，相比未慘雜的 CdSe量子點敏化太陽能電池，其短路電流提高了 47%，填充因子、開路電壓基本沒變，總的 光電轉換效率提高了 47%。2010年，曲阜師范大學的王亞超等人發(fā)表了Mg慘雜CdSe電子 結構和光學性質的第一性原理。他們采用基于密度泛函理論的第一性原理平面波超軟歷 勢方法，計算了纖鋒礦結構Cdi_,Mg,Se(x=0,0. 125,0. 250,0. 375)的電子結構和光學性質。 結果表明，不同系統的價帶頂都主要由Se4p態(tài)決定，其位置基本不變；導帶底由Se4s態(tài)和 Cd5s共同決定，并且隨著慘雜濃度的增加向高能區(qū)移動，結果使得帶隙展寬，由此使得系統 介電函數虛部的峰值和折射率實部的峰值隨慘雜濃度的增大而藍移。但是，目前通過SILAR 方法對CdSe量子點慘雜Mg,制備CdS/Mg慘雜CdSe敏化太陽能電池的工作還未見報道。

【發(fā)明內容】

[0004] 為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種用于太陽能電池的CdS/Mg慘雜CdSe敏 化劑制備方法，W此改善CdSe半導體量子點的光電特性，提高CdSe半導體量子點的導帶， 使得電子能夠更加有效地注入到Ti化中，減少了電池內部的復合中也，使得電子空穴可W 更加快速有效地分離，降低了暗電流，進而提高了太陽能電池的短路電流、開路電壓W及光 電轉換效率。
[0005] 本發(fā)明是通過W下技術方案實施的： 用于太陽能電池的硫化領/鎮(zhèn)慘雜砸化領量子點敏化劑制備方法，該方法是將Mg2+慘 雜到CdSe量子點，與CdS量子點共敏化作為敏化劑組裝成量子點敏化太陽能電池。
[0006] 所述方法的具體步驟為： 1) 配備濃度為0. 01M-1M含有半導體量子點陽離子Cd"的可溶性鹽溶液，放入20-5(TC 的水浴中恒溫30-60min; 2) 將含有Mg雜質原子的可溶性鹽溶液加入步驟1)配備的陽離子溶液中，其中雜質原 子與半導體量子點摩爾濃度之比為1:1-1:1000; 3) 配備濃度為0. 01M-1M含有半導體量子點陰離子S2^勺可溶性鹽溶液，放入20-5(TC 的水浴中恒溫30-60min; 4) 配備濃度為0. 01M-1M含有半導體量子點陰離子Se2-的可溶性鹽溶液，放入20-5(TC 的水浴中恒溫30-60min; 5) 將待敏化的寬禁帶半導體光陽極材料浸入步驟1)制備的溶液中1-lOmin，取出用相 應溶劑沖洗干凈，并用氮氣吹干； 6) 將步驟5)得到的光陽極材料浸入步驟3)制備的陰離子溶液中1-lOmin，取出用相 應溶劑沖洗干凈，并用氮氣吹干； 7) 將步驟6)得到的光陽極材料浸入步驟2)制備的陽離子溶液中1-lOmin，取出用相 應溶劑沖洗干凈，并用氮氣吹干； 8) 將步驟7)得到的光陽極材料浸入步驟4)制備的陰離子溶液中l(wèi)-60min，取出用相 應溶劑沖洗干凈，并用氮氣吹干，則在光陽極材料上形成CdS量子點與Mg慘雜CdSe量子點 共敏化劑層。
[0007] 本發(fā)明的優(yōu)點在于；在此WMg、CdSe摩爾濃度比為1;100的Mg"慘雜到CdSe半 導體量子點為例來說明。將CdS量子點與慘Mg的CdSe量子點共敏化作為敏化劑組裝成量 子點敏化太陽能電池。通過優(yōu)化電池內部電荷的傳輸路徑，提高CdSe量子點的導帶，使得 電子空穴可W更加快速的分離，電子更有效的注入到Ti化的導帶中，降低了暗電流，提高了 太陽能電池的短路電流、開路電壓W及光電轉換效率。在lOOmW/cm2的光強條件下，該太 陽能電池的短路電流密度為5. 24mA/cm2,開路電壓為0.43V，光電轉換效率為0.77%。未 慘雜的CdS/CdSe量子點敏化太陽能電池的短路電流密度為4. 17mA/cm2,開路電壓為 0. 42V，光電轉換效率0. 61 %。進行Mg慘雜CdSe之后，短路電流密度提高了 25%，開路電 壓提高了2%，光電轉換效率提高了 26%。
[0008] 本發(fā)明將通過下面實例來進行舉例說明，但是，本發(fā)明并不限于該里所描述的實 施方案，本發(fā)明的實施例僅用于進一步闡述本發(fā)明。對于本領域的技術人員對本發(fā)明的內 容所進行的替代、改動或變更，該些等價形式同樣落入本申請所限定的范圍內。
【附圖說明】
[0009] 圖1為CdS/Mg慘雜CdSe光陽極與未慘雜的CdS/CdSe光陽極的紫外可見吸 收光譜圖；其中，A曲線對應于未慘雜的CdS/CdSe光陽極的紫外可見吸收光譜，B曲線對 應于CdS/Mg慘雜CdSe光陽極的紫外可見吸收光譜； 圖2為CdS/Mg慘雜CdSe與未慘雜的CdS/CdSe量子點敏化太陽能電池的J-V曲 線；其中，C對應于未慘雜的CdS/CdSe量子點敏化太陽能電池，D對應于CdS/Mg慘雜 CdSe量子點敏化太陽能電池； 圖3為CdS/Mg慘雜CdSe與未慘雜CdS/CdSe量子點敏化太陽能電池的性能參數； 圖4為CdS/Mg慘雜CdSe與未慘雜的CdS/CdSe量子點敏化太陽能電池的光電轉 化效率曲線；其中，F對應于未慘雜的CdS/CdSe量子點敏化太陽能電池，E對應于CdS/ Mg慘雜CdSe量子點敏化太陽能電池； 圖5為CdS/Mg慘雜CdSe與未慘雜的CdS/CdSe量子點敏化太陽能電池的電化學 交流阻