一种量子点光伏器件及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种量子点光伏器件及其制备方法。制备方法包括步骤：以锌合金为靶材，采用真空镀膜法，在AZO基板上制备得到锌掺杂的金属氧化物薄膜；在所述锌掺杂的金属氧化物薄膜上制备量子点光敏化吸收层；在所述量子点光敏化吸收层上制备阳极，得到所述量子点光伏器件。本发明专利技术该方法制备的锌掺杂的金属氧化物薄膜与AZO基板结合牢固、表面致密，因此所述锌掺杂的金属氧化物薄膜作为电子传输层时与AZO基板、量子点光敏化吸收层之间的接触电阻较小，使得载流子在器件内部的迁移速率较大，这有利于提升器件内部的载流子传输效率。同时，所述锌掺杂的金属氧化物薄膜与AZO基板能级差较小，这也有利于提升器件内部的载流子传输效率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
一种量子点光伏器件及其制备方法


[0001]本专利技术涉及量子点发光器件领域，尤其涉及一种量子点光伏器件及其制备方法。

技术介绍

[0002]量子点是指粒径介于1～10nm之间的纳米颗粒。量子点材料由于电子和空穴被量子限域，原本连续的能带结构变成分立能级结构，具有良好的半导体性能。量子点材料具有激发光谱宽、发射光谱窄、发光波长可调、发光效率高等光学特点，被认为在光电显示、医疗监测、生物传感器等领域有广泛的应用前景，并成为研究热点。
[0003]量子点光伏器件基本结构包括导电玻璃基板、电子传输层、量子点层、空穴传输层及金属电极。作为电子传输层最常使用的材料，纳米二氧化钛薄膜具有无毒环保、透明度高、光稳定性好等特点。尽管如此，纳米二氧化钛作为电子传输层材料，在光伏上的应用依然存在较多限制因素。目前，太阳能电池上的二氧化钛电子传输层主要通过旋涂纳米二氧化钛分散液或二氧化钛前体溶胶制备，该方法制备的二氧化钛薄膜与导电玻璃基板结合较弱，两者间具有较大的接触电阻。同时，由于导电玻璃基板与二氧化钛薄膜之间能级差异，电子在导电玻璃基板、电子传输层之间迁移存在一定的势垒，阻碍了电子在光伏器件内的迁移速率。上述两个因素增加了器件的内阻，并限制了器件光电性能进一步提升。
[0004]因此，现有技术仍有待于改进和发展。

技术实现思路

[0005]鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种量子点光伏器件及其制备方法，旨在解决现有方法制备的电子传输层与AZO基板结合较弱的问题。
[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种量子点光伏器件的制备方法，其中，包括步骤：
[0008]以锌合金为靶材，采用真空镀膜法，在AZO基板上制备得到锌掺杂的金属氧化物薄膜；其中，所述锌合金为锌与非锌的金属组成的合金；
[0009]在所述锌掺杂的金属氧化物薄膜上制备量子点光敏化吸收层；
[0010]在所述量子点光敏化吸收层上制备阳极，得到所述量子点光伏器件。
[0011]一种量子点光伏器件，其中，包括：依次层叠设置的AZO基板、电子传输层、量子点光敏化吸收层和阳极；其中所述电子传输层包括锌掺杂的金属氧化物薄膜。
[0012]有益效果：本专利技术以锌合金为靶材，通过真空镀膜法，制备得到与AZO基板结合牢固、表面光滑致密的锌掺杂的金属氧化物薄膜。该方法制备的锌掺杂的金属氧化物薄膜与AZO基板结合牢固、表面致密，因此所述锌掺杂的金属氧化物薄膜作为电子传输层时与AZO基板、量子点光敏化吸收层之间的接触电阻较小，使得载流子在器件内部的迁移速率较大，这有利于提升器件内部的载流子传输效率，从而提高量子点光伏器件的光电性能。同时，由于所述AZO基板的主体材料为氧化锌，而锌掺杂的金属氧化物薄膜(作为电子传输层)中也含氧化锌，因此增加了电子传输层与AZO基板的能级相似性，使得电子传输层与AZO基板能
级差较小，载流子在电子传输层及电极之间的迁移势垒较小，这也有利于提升器件内部的载流子传输效率，从而进一步提高量子点光伏器件的光电性能。
附图说明
[0013]图1为本专利技术实施例中提供的一种量子点光伏器件的制备方法的流程示意图。
[0014]图2为本专利技术实施例中提供的一种量子点光伏器件的结构示意图。
具体实施方式
[0015]本专利技术提供一种量子点光伏器件及其制备方法，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例提供一种量子点光伏器件的制备方法，如图1所示，包括步骤：
[0016]S10、以锌合金为靶材，采用真空镀膜法，在AZO基板上制备得到锌掺杂的金属氧化物薄膜；其中，所述锌合金为锌与非锌的金属组成的合金；
[0017]S20、在所述锌掺杂的金属氧化物薄膜上制备量子点光敏化吸收层；
[0018]S30、在所述量子点光敏化吸收层上制备阳极，得到所述量子点光伏器件。
[0019]本专利技术实施例以锌合金为靶材，通过真空镀膜法，制备得到与AZO基板(铝掺杂的氧化锌透明导电玻璃)结合牢固、表面光滑致密的锌掺杂的金属氧化物薄膜。该方法制备的锌掺杂的金属氧化物薄膜与AZO基板结合牢固、表面致密，因此所述锌掺杂的金属氧化物薄膜应用于光伏器件中作为电子传输层时与AZO基板、器件其它功能层(如量子点光敏化吸收层)之间的接触电阻较小，使得载流子在器件内部的迁移速率较大，这有利于提升器件内部的载流子传输效率，从而提高量子点光伏器件的光电性能。同时，由于所述AZO基板的主体材料为氧化锌，而锌掺杂的金属氧化物薄膜(作为电子传输层)中也含氧化锌，因此增加了电子传输层与AZO基板的能级相似性，使得电子传输层与AZO基板能级差较小，载流子在电子传输层及电极之间的迁移势垒较小，这也有利于提升器件内部的载流子传输效率，从而进一步提高量子点光伏器件的光电性能。另外，本方法操作简单，容易实现产业化，在太阳能电池、光电显示器件及照明
有广泛的应用前景。
[0020]步骤S10中，在一种实施方式中，所述锌合金中，所述金属与锌的原子比为10:1～3。金属与锌的原子比例过大，电子传输层中锌掺杂量过少，不利于减小电子传输层与AZO基板之间的载流子迁移势垒。金属与锌的原子比例过小，电子传输层中锌掺杂量过大，载流子在电子传输层、量子点光敏化吸收层迁移势垒大，不利于提升器件内部电子传输效率。
[0021]在一种实施方式中，所述锌合金包括锌钛合金、锌锡合金、锌镍合金和锌铝合金等不限于此中的一种或多种。对应的，采用本专利技术实施例方法制备得到锌掺杂的氧化钛薄膜、锌掺杂的氧化锡薄膜、锌掺杂的氧化镍薄膜和锌掺杂的氧化铝薄膜等不限于此中的一种或多种。
[0022]在一种实施方式中，所述锌掺杂的金属氧化物薄膜的厚度为20～100nm。锌掺杂的金属氧化物薄膜过薄，无法保证电子传输层完全包覆导电电极，这会影响光伏器件性能，锌掺杂的金属氧化物薄膜过厚，电子传输层电阻上升，并增加光伏器件的串联电阻，降低光伏器件效率。
[0023]在一种实施方式中，步骤S10具体包括：
[0024]S11、将AZO基板和锌合金靶材分别置于镀膜室中的阳极和阴极上；
[0025]S12、在氧气与惰性气体的气氛下，将所述AZO基板升温至预设温度，启动电源，以预设功率进行蒸镀，在所述AZO基板上蒸镀得到锌掺杂的金属氧化物薄膜。
[0026]本专利技术实施例中，AZO基板和锌合金靶材分别置于镀膜室中的阳极和阴极上，开启电源，在强电场作用下，电子在两极间加速，产生高能电子，高能电子在运动过程中与镀膜室内的氧气、惰性气体碰撞，将能量转移至气体分子中，当气体分子的能量大于其电离能时，气体分子发生电离现象，形成氧正离子、惰性气体正离子，正离子在电场作用下，轰击阴极上的锌合金靶材，使其形成锌原子蒸汽和金属原子蒸汽，游离的金属原子蒸汽与镀膜室内的氧反应生成金属氧化物，并与AZO基板发生碰撞，在AZO基板本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种量子点光伏器件的制备方法，其特征在于，包括步骤：以锌合金为靶材，采用真空镀膜法，在AZO基板上制备得到锌掺杂的金属氧化物薄膜；其中，所述锌合金为锌与非锌的金属组成的合金；在所述锌掺杂的金属氧化物薄膜上制备量子点光敏化吸收层；在所述量子点光敏化吸收层上制备阳极，得到所述量子点光伏器件。2.根据权利要求1所述的量子点光伏器件的制备方法，其特征在于，所述以锌合金为靶材，采用真空镀膜法，在AZO基板上制备得到锌掺杂的金属氧化物薄膜的步骤，具体包括：将AZO基板和锌合金靶材分别置于镀膜室中的阳极和阴极上；在氧气与惰性气体的气氛下，将所述AZO基板升温至预设温度，启动电源，以预设功率进行蒸镀，在所述AZO基板上蒸镀得到锌掺杂的金属氧化物薄膜。3.根据权利要求1所述的量子点光伏器件的制备方法，其特征在于，所述锌合金中，所述金属与锌的原子比为10:1～3；和/或所述锌合金包括锌钛合金、锌锡合金、锌镍合金和锌铝合金中的一种或多种。4.根据权利要求2所述的量子点光伏器件的制备方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：丘洁龙，
申请(专利权)人：TCL科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：