本发明专利技术涉及一种用于太阳能电池的La掺杂CdS/CdSe量子点敏化剂制备方法，该方法是将La杂质原子掺杂到CdS半导体量子点，再跟CdSe量子点共敏化作为敏化剂组装成量子点敏化太阳能电池。通过优化电池内部电荷的传输路径，电子空穴可以更加快速的分离，使得电子更有效的注入到TiO2的导带中，降低了暗电流，提高了太阳能电池的短路电流、开路电压以及光电转换效率。此方法简单，易于操作，成本低，可大面积制作。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于太阳能
，更具体涉及一种用于太阳能电池的镧掺杂硫化镉/ 硒化镉敏化剂制备方法。
技术介绍
随着全球经济的迅速发展，人口的持续增长以及人类对能源的依赖性逐渐加深， 能源危机和环境污染问题已成为21世纪人类面临的首要问题。面对全球石化能源日益枯 竭，取之不尽用之不竭的太阳能无疑是人类未来能源发展的首选。因此，以太阳能作为新 能源供应来源最受注目，从技术发展过程或未来前瞻性都受到各界密切的关注。通过光电 效应直接把光能转化为电能的装置就是太阳能电池。在各类新型太阳能电池中，染料敏化 太阳能电池（DSSCs)以低成本、制作工艺简单、相对较高的光电转换效率而成为研究热点 (O' Regan，B.，Gratzel, M.，Nature，1991，353, 737)。DSSCs 是将吸附了染料的宽禁带半导 体纳米晶薄膜作为正极，表面镀有一层钼的导电玻璃作为对电极，正极和对电极之间加入 氧化-还原电解质形成的。染料分子吸收太阳光能，电子从基态跃迁到激发态，激发态上面 的电子快速注入紧邻的TiO 2导带，染料中失去的电子很快从电解质中得到补偿，进入TiO2 导带中的电子最终进入导电膜，然后通过外电路到对电极产生光电流。然而，染料的稳定 性还有待进一步的提高，而且价格也相对较高，所以采用价格便宜的窄禁带无机半导体量 子点作为敏化剂，可以降低电池的成本，提高稳定性，这种电池称为量子点敏化太阳能电池 (QDSSCs)。一般染料吸收一个光子最多产生一个电子，量子点可以由一个高能光子产生多 个电子，大大提高量子产率（Nozik，A.J. ,Physica E，2002,14,115)。 但是目前利用量子点敏化的太阳能电池 QDSSCs，其总体表现还低于DSSCs。为了 提高QDSSCs的光电转换效率，广泛开展了对QDSSCs的改性工作，其中对量子点进行掺杂也 是一种常用的有效方法，CN102163502A公开了一种在CdS量子点中掺杂了 Ca杂质离子的 方法，提高了 CdS的导带，改善了 CdS量子点在电极材料表面的吸附状况，抑制了暗电流的 产生，提高了太阳能电池的短路电流和光电转换效率。CN102760580A公开了一种Co掺杂 CdSe量子点敏化TiO2纳米棒光电极的方法。Co对CdSe的掺杂一方面可以调节其带隙，使 其在可见光范围内的吸收增强，吸收范围拓宽，进而提高了光利用率，另一方面Co的掺杂 可以增加其载流子浓度，提高电子的传输速率，增加电极收集电子的效率，从而提高光电流 密度。另外，（Pralay K.Santra，J.Am. Chem. Soc. 2012，134,2508-2511)通过 SILAR 方法将 Mn2+掺入到CdS量子点中，使得电子能够更加有效地注入到TiO2中，提高了太阳能电池的 短路电流、开路电压和光电转换效率。（Jin-Wook Lee，SCIENTIFIC REP0RTS|3 :1050|D0I : 10. 1038/sr印01050)通过SILAR方法将Hg2+掺杂到PbS量子点中，增强了电子注入，抑制了 电荷复合，使得电流密度提高了一倍，电池效率达到了 5. 6%。但是，目前通过SILAR方法对 CdS量子点掺杂稀土元素 La作为敏化剂来提高太阳能电池的性能参数的工作还未见报道。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种用于太阳能电池的La掺杂CdS/CdSe敏化 剂制备方法，以此改性CdS半导体量子点的光电特性，使得电子空穴可以更加快速有效地 分离，减少了电池内部的复合中心，降低了暗电流，电子能够更加有效地注入到TiO 2中，进 而提高了太阳能电池的短路电流、开路电压以及光电转换效率。 本专利技术是通过以下技术方案实施的： 用于太阳能电池的镧掺杂硫化镉/硒化镉量子点敏化剂制备方法，该方法是将La3+掺 杂到CdS量子点，与CdSe量子点共敏化作为敏化剂组装成量子点敏化太阳能电池。 所述方法的具体步骤为： 1) 配备浓度为0. 01M-1M含有半导体量子点阳离子Cd2+的可溶性盐溶液，放入20-50°C 的水浴中恒温30-60min ; 2) 将含有La杂质原子的可溶性盐溶液加入步骤1)配备的阳离子溶液中，其中杂质原 子与半导体量子点摩尔浓度之比为1 : 1-1 : 1000; 3) 配备浓度为0. 01M-1M含有半导体量子点阴离子S2^的可溶性盐溶液，放入20-50°C 的水浴中恒温30-60min ; 4) 配备浓度为0. 01M-1M含有半导体量子点阴离子Se2I勺可溶性盐溶液，放入20-50°C 的水浴中恒温30-60min ; 5) 将待敏化的宽禁带半导体光阳极材料浸入步骤2)制备的溶液中1-lOmin，取出用相 应溶剂冲洗干净，并用氮气吹干； 6) 将步骤5)得到的光阳极材料浸入步骤3)制备的阴离子溶液中Ι-lOmin，取出用相 应溶剂冲洗干净，并用氮气吹干； 7) 将步骤6)得到的光阳极材料浸入步骤1)制备的阳离子溶液中Ι-lOmin，取出用相 应溶剂冲洗干净，并用氮气吹干； 8) 将步骤7)得到的光阳极材料浸入步骤4)制备的阴离子溶液中l-60min，取出用相 应溶剂冲洗干净，并用氮气吹干，则在光阳极材料上形成La掺杂CdS量子点与CdSe量子点 共敏化剂层。 本专利技术的优点在于：在此以La、CdS摩尔浓度比为1 : 100的La3+掺杂到CdS半 导体量子点为例来说明。将La3+掺杂到CdS量子点，与CdSe量子点共敏化作为敏化剂组装 成量子点敏化太阳能电池。通过优化电池内部电荷的传输路径，从而使得电子空穴可以更 加快速的分离，而使得电子更有效的注入到TiO 2W导带中，降低了暗电流，提高了太阳能电 池的短路电流、开路电压以及光电转换效率。在lOOmW/cm2的光强条件下，该太阳能电池的 短路电流密度为5. 80mA/cm2,开路电压为0. 43V，光电转换效率为0. 66%。未掺杂的CdS/ CdSe量子点敏化太阳能电池的短路电流密度为3. 88mA/cm2,开路电压为0. 42V，光电转换效 率0. 54 %。进行La掺杂CdS之后，短路电流密度提高了 49 %，开路电压提高了 2 %，光电转 换效率提高了 21%。 本专利技术将通过下面实例来进行举例说明，但是，本专利技术并不限于这里所描述的实 施方案，本专利技术的实施例仅用于进一步阐述本专利技术。对于本领域的技术人员对本专利技术的内 容所进行的替代、改动或变更，这些等价形式同样落入本申请所限定的范围内。【附图说明】 图1为La掺杂CdS/CdSe光阳极与未掺杂的CdS/CdSe光阳极的紫外可见吸收光 谱图；其中，A曲线对应于未掺杂的CdS/CdSe光阳极的紫外可见吸收光谱，B曲线对应于La 掺杂CdS/CdSe光阳极的紫外可见吸收光谱； 图2为La掺杂CdS/CdSe与未掺杂的CdS/CdSe量子点敏化太阳能电池的J-V曲线；其 中，C对应于未掺杂的CdS/CdSe量子点敏化太阳能电池，D对应于La掺杂CdS/CdSe量子点 敏化太阳能电池； 图3为La掺杂CdS/CdSe与未掺杂的CdS/CdSe量子点敏化太阳能电池的性能参数； 图4为La掺杂CdS/CdSe与未掺杂的CdS/C本文档来自技高网...
【技术保护点】
用于太阳能电池的镧掺杂硫化镉/硒化镉敏化剂制备方法，其特征在于所述方法是将杂质原子掺杂到半导体量子点中，作为敏化剂组装成量子点敏化太阳能电池。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：邹小平，何胜，滕功清，赵川，
申请(专利权)人：北京信息科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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