CN101996777B - 一种宽光谱吸收的量子点敏化的宽带半导体光阳极 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种宽光谱吸收的量子点敏化的宽带半导体光阳极及其制备方法，在宽带半导体膜电极表面包覆有多种窄带半导体量子点，半导体量子点自宽带半导体表面起由里至外依次叠加，量子点导带位置比宽带半导体高且由里至外依次升高，量子点的禁带宽度在0.9eV～2.6eV且由里至外依次减小，且至少有一种量子点的禁带宽度在1.2eV以下。本发明量子点在宽带半导体光阳极表面覆盖率高，量子点分布均匀，表面缺陷态少，不仅可实现宽光谱的强吸收，而且可有效实现电子-空穴的分离和光电子向宽带半导体的转移和注入，对于有效提高太阳电池光电转换效率具有积极意义。不仅可用作光电化学太阳能电池的光阳极，也可用作太阳能光化学反应的光阳极。

Description

一种宽光谱吸收的量子点敏化的宽带半导体光阳极

技术领域

本发明属于太阳能利用技术领域，尤其涉及基于量子点敏化半导体光阳极的太阳能光电化学池研究领域。

技术背景

染料敏化纳米晶太阳电池(DSSCs)，具有成本低廉和工艺简单的特点，自其发明以来受到各国研究者的广泛关注，至今为止其光电转换效率已达到12％。为了进一步降低太阳电池成本，提高电池性能，众多研究者致力于开发低成本高效率的有机和无机染料，其中无机半导体量子点(QDs)成为研究热点。QDs的尺寸效应，使人们可通过对其晶粒尺寸的控制，来调节太阳电池的光谱响应范围；QDs的高消光系数，则允许人们利用较薄的膜层实现相同的光吸收；QDs的多倍载流子效应，可望实现超过100％的量子效率。然而，与传统的染料敏化太阳电池相比，量子点敏化太阳电池(QDSSCs)的光电转化效率仍然很低。其中主要原因之一是目前所报道的量子点敏化半导体光阳极的光吸收范围较窄，光吸收效率较低。

发明内容

本发明针对现有技术的上述不足，提供了一种宽光谱吸收的量子点敏化的宽带半导体光阳极。

本发明的另一个目的是提供制备上述宽带半导体光阳极的方法。

本发明宽带半导体光阳极，由导电基片、多孔的宽带半导体膜层和可实现宽光谱(从350nm-1200nm)吸收的窄带半导体量子点组成，其特征在于在导电基片表面沉积有多孔的宽带半导体膜以构成宽带半导体膜电极，在宽带半导体膜电极表面包覆有多种窄带半导体量子点，半导体量子点自宽带半导体表面起由里至外依次叠加(如图1所示)，量子点导带位置比宽带半导体高且由里至外依次升高，量子点的禁带宽度在0.9eV～2.6eV之间且由里至外依次减小，且至少有一种量子点的禁带宽度在1.2eV以下。优选的是量子点装配体由2-4种半导体量子点自宽带半导体表面起由里至外依次叠加而成。因为如果采用的量子点种类过多，可能堵塞光阳极孔道结构，造成量子点/电解质界面大大减小，从而降低太阳电池光电转换效率。其中优选的是最外层量子点的禁带宽度在0.9eV～1.2eV之间，以增强对近红外波段的吸收，且保证太阳电池具有较高的开路电压(如大于0.5V)；最内层量子点的禁带宽度在1.8eV～2.6eV之间，以增强对蓝光的吸收。在这种情况下，不仅可实现宽光谱(从350nm-1200nm)的强吸收，而且可有效实现电子-空穴的分离和光电子向宽带半导体的转移和注入，提高太阳电池光电转换效率。

所述可实现宽光谱吸收的窄带半导体量子点可以是II-VI族或III-V族半导体材料，优选的是金属硫化物或者金属硒化物，它们的毒性较小，而且在多硫电解质的化学稳定性较高。其中优选的是CdS、HgS、SnS₂、Sb₂S₃、CdSe、CuInS₂、CuInSe₂、PbSe、PbS、FeS、Fe₃S₄中的一种或多种，其能带结构复合上述的能量匹配关系且容易制备获得。

所述导电基片可以是透明导电玻璃基片，或者金属基片，如Ti片、Zn片或者Sn片等。

所述宽带半导体选自TiO₂、ZnO和SnO₂的一种或多种，多孔的宽带半导体膜层由宽带半导体纳米颗粒组成，可采用现有技术的方法，如刮涂法、丝网印刷、喷涂法、溶胶-凝胶法等方法进行制备，经过高温热处理可得到多孔的宽带半导体膜电极。

本发明制备上述宽带半导体光阳极的方法，其特征在于采用液相化学沉积法在多孔的宽带半导体膜表面沉积多种窄带半导体量子点，具体包括如下步骤：

(1)先将多孔的宽带半导体膜电极在窄带半导体金属阳离子溶液中浸渍20-240秒，金属阳离子溶液的浓度在5mmol/L至200mmol/L之间；

(2)用溶剂洗涤多孔的宽带半导体膜电极，除去表面多余的金属阳离子，吹干；

(3)将吸附了金属阳离子的纳米TiO₂光阳极在窄带半导体阴离子溶液中浸渍20-240秒，阴离子溶液的浓度在5mmol/L至200mmol/L之间；

(4)用溶剂洗涤多孔的宽带半导体膜电极，除去表面多余的阴离子，并吹干；

(5)重复步骤(1)至(4)2-35次，可在多孔的宽带半导体膜电极表面沉积第一种窄带半导体量子点。

(6)更换窄带半导体金属阳离子溶液和阴离子溶液，按照步骤(1)至(5)自宽带半导体表面起由里至外依次沉积不同种类的窄带半导体量子点，使半导体量子点自宽带半导体表面起由里至外依次叠加，通过步骤(1)至(4)重复次数的多少来控制量子点晶粒大小，使量子点导带位置比宽带半导体高且由里至外依次升高，量子点的禁带宽度在0.9eV～2.6eV之间且由里至外依次减小，且至少有一种量子点的禁带宽度在1.2eV以下。

所述窄带半导体金属阳离子溶液和阴离子溶液选自Cd²⁺、Hg²⁺、Sn⁴⁺、Sb³⁺、Cu²⁺、In³⁺、Pb²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺离子溶液，阴离子溶液选自S^2-、Se^2-离子溶液。所述窄带半导体金属阳离子溶液和阴离子溶液可以采用水溶液，但优选的是采用非水溶液体系，这样可尽可能减少半导体膜电极与水的接触，减少电极的表面态，有利于改善太阳能电池的光电转换效率。所述窄带半导体金属阳离子溶液和阴离子溶液，优选的溶液浓度在20mmol/L至50mmol/L之间。

本发明同现有技术相比，具有如下优点：

1.本发明量子点敏化的宽带半导体光阳极，其特征在于在宽带半导体膜电极表面包覆有多种窄带半导体量子点，半导体量子点自宽带半导体表面起由里至外依次叠加，量子点导带位置比宽带半导体高且由里至外依次升高，量子点的禁带宽度在0.9eV～2.6eV且由里至外依次减小(如图1所示)，且至少有一种量子点的禁带宽度在1.2eV以下。在这种情况下，不仅可实现宽光谱(从350nm-1200nm)的强吸收，而且可有效实现电子-空穴的分离和光电子向宽带半导体的转移和注入，对于有效提高太阳电池光电转换效率具有积极意义。

2.本发明量子点敏化的宽带半导体光阳极，量子点在宽带半导体表面的覆盖率高，量子点分布均匀，表面缺陷态少，太阳电池的光电转换效率相对较高。

因此，本发明宽带半导体光阳极可吸收太阳光谱从350nm至1200nm的光子能量，可作为光电化学太阳能电池的光阳极，也可用作太阳能光化学反应(如分解制氢等)的光阳极，可极大地提高光电化学池对太阳能的利用效率。

附图说明

图1是本发明宽光谱吸收的量子点敏化的宽带半导体光阳极的能带结构示意图，图中表明量子点导带位置比宽带半导体高且由里至外依次升高，量子点的禁带宽度由里至外依次减小。

图2是本发明实施例CdS/FeS量子点敏化纳米TiO₂光阳极的透射光谱，该图说明CdS/FeS量子点敏化纳米TiO₂光阳极可吸收350nm-1000nm波段范围内的太阳光。

图3是本发明实施例基于CdS/FeS量子点敏化纳米TiO₂光阳极的太阳电池的J-V曲线，其中J是光电流密度，V是光电压，该图表明CdS/FeS量子点敏化太阳能电池开路电压为0.54V，短路电流为13.9mA/cm²，填充因子为0.43，太阳能电池的光电转换效率约为3.3％。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明内容进行进一步说明

量子点敏化的宽带半导体光阳极的光吸收特性采用紫外-可见-近红外分光光度计测量；以量子点敏化的宽带半导体光阳极为工作电极，金电极为对电极，以多硫离子对(S^2-/S_x ^2-)为电解质，以Dupont^TM

1702热熔胶(厚度50μm)密封剂组装成太阳电池，测定太阳电池的J-V曲线，计算太阳电池光电转换效率。

实施例1

将纳米二氧化钛浆料(纳米TiO₂平均粒径为15nm，空隙率为65％)以刮涂的方式涂覆在掺氟氧化锡透明导电玻璃基片上，在450℃下热处理30分钟，得到多孔的纳米TiO₂光阳极。然后按照如下步骤以CdS量子点敏化纳米TiO₂光阳极：

(1)先将多孔的纳米TiO₂光阳极在浓度为30mmol/L的Cd²⁺离子水溶液中浸渍30秒；

(2)用蒸馏水洗涤多孔的纳米TiO₂光阳极，除去表面多余的金属阳离子，吹干；

(3)将吸附了金属阳离子的纳米TiO₂光阳极在浓度为30mmol/L的S^2-离子水溶液中浸渍30秒；

(4)用蒸馏水洗涤多孔的宽带半导体膜电极，除去表面多余的阴离子，并吹干；

(5)重复步骤(1)至(4)4次，可在纳米TiO₂光阳极表面沉积CdS量子点，CdS量子点导带位置比纳米TiO₂的高，禁带宽度约为2.4eV。

接着，按照如下步骤在CdS量子点敏化纳米TiO₂光阳极表面沉积FeS量子点：

(1)将纳米TiO₂光阳极在浓度为30mmol/L的Fe²⁺离子水溶液中浸渍30秒；

(2)用蒸馏水洗涤多孔的纳米TiO₂光阳极，除去表面多余的金属阳离子，吹干；

(3)将吸附了金属阳离子的纳米TiO₂光阳极在浓度为30mmol/L的S^2-离子水溶液中浸渍30秒；

(4)用蒸馏水洗涤多孔的宽带半导体膜电极，除去表面多余的阴离子，并吹干；

(6)重复步骤(1)至(4)3次，可在CdS量子点敏化纳米TiO2光阳极沉积FeS量子点，FeS量子点导带位置比CdS量子点略高，禁带宽度约为1.2eV。

所制备的CdS/FeS量子点敏化纳米TiO₂光阳极可吸收350nm-1000nm波段范围内的太阳光(如图2所示)，太阳能电池的光电转换效率约为3.3％(如图3)。

实施例2

与实施例1不同的是分别采用Cd²⁺离子、Fe²⁺、S^2-离子的乙醇溶液沉积CdS、FeS量子点，CdS量子点导带位置比纳米TiO₂的高，禁带宽度约为2.4eV，FeS量子点导带位置比CdS量子点略高，禁带宽度约为1.2eV，所制备的CdS/FeS量子点敏化纳米TiO₂光阳极可吸收350nm-1000nm波段范围内的太阳光，太阳能电池的光电转换效率约为3.6％。

实施例3

与实施例1不同的是Cd²⁺离子、Fe²⁺、S^2-离子的浓度为5mmol/L，在沉积CdS量子点时重复步骤(1)至(4)20次，在沉积FeS量子点时重复步骤(1)至(4)15次，所沉积的CdS量子点导带位置比纳米TiO₂的高，禁带宽度约为2.4eV，FeS量子点导带位置比CdS量子点略高，禁带宽度约为1.1eV，所制备的CdS/FeS量子点敏化纳米TiO₂光阳极可吸收350nm-1100nm波段范围内的太阳光，太阳能电池的光电转换效率约为3.0％。

实施例4

与实施例1不同的是Cd²⁺离子、Fe²⁺、S^2-离子的浓度为120mmol/L，在沉积CdS量子点时重复步骤(1)至(4)3次，在沉积FeS量子点时重复步骤(1)至(4)2次，所沉积的CdS量子点导带位置比纳米TiO₂的高，禁带宽度约为2.4eV，FeS量子点导带位置比CdS量子点略高，禁带宽度约为1.1eV，所制备的CdS/FeS量子点敏化纳米TiO₂光阳极可吸收350nm-1100nm波段范围内的太阳光，太阳能电池的光电转换效率约为3.0％。

实施例5

与实施例2不同的是Cd²⁺离子、Fe²⁺、S^2-离子的浓度为20mmol/L，在沉积CdS量子点时重复步骤(1)至(4)4次，在沉积FeS量子点时重复步骤(1)至(4)3次，所沉积的CdS量子点导带位置比纳米TiO₂的高，禁带宽度约为2.4eV，FeS量子点导带位置比CdS量子点略高，禁带宽度约为1.2eV，所制备的CdS/FeS量子点敏化纳米TiO₂光阳极可吸收350nm-1000nm波段范围内的太阳光，太阳能电池的光电转换效率约为3.6％。

实施例6

与实施例2不同的是Cd²⁺离子、Fe²⁺、S^2-离子的浓度为50mmol/L，在沉积CdS量子点时重复步骤(1)至(4)4次，在沉积FeS量子点时重复步骤(1)至(4)3次，所沉积的CdS量子点导带位置比纳米TiO₂的高，禁带宽度约为2.4eV，FeS量子点导带位置比CdS量子点略高，禁带宽度约为1.2eV，所制备的CdS/FeS量子点敏化纳米TiO₂光阳极可吸收350nm-1000nm波段范围内的太阳光，太阳能电池的光电转换效率约为3.6％。

实施例7

与实施例2不同的是分别采用Hg²⁺离子、Pb²⁺离子、S^2-离子的乙醇溶液在纳米TiO₂光阳极表面先后沉积HgS、PbS量子点，在沉积HgS量子点时重复步骤(1)至(4)4次，在沉积PbS量子点时重复步骤(1)至(4)3次，所沉积的HgS量子点导带位置比纳米TiO₂的高，禁带宽度约为2.5eV，PbS量子点导带位置比CdS量子点略高，禁带宽度约为1.2eV，所制备的HgS/PbS量子点敏化纳米TiO₂光阳极可吸收350nm-900nm波段范围内的太阳光，太阳能电池的光电转换效率约为3.0％。

实施例8

与实施例2不同的是分别采用Sn⁴⁺离子、Fe²⁺离子、S^2-离子的乙醇溶液沉积SnS₂、FeS量子点，在纳米TiO₂光阳极表面先后沉积SnS₂、FeS量子点，在沉积SnS₂量子点时重复步骤(1)至(4)4次，在沉积FeS量子点时重复步骤(1)至(4)3次，所沉积的SnS₂量子点导带位置比纳米TiO₂的高，禁带宽度约为2.6eV，PbS量子点导带位置比SnS₂量子点略高，禁带宽度约为1.2eV，所制备的SnS₂/FeS量子点敏化纳米TiO₂光阳极可吸收350nm-1000nm波段范围内的太阳光，太阳能电池的光电转换效率约为3.2％。

实施例9

与实施例2不同的是分别采用Sb³⁺离子、Pb²⁺离子、S^2-离子的乙醇溶液在纳米TiO₂光阳极表面先后沉积Sb₂S₃、PbS量子点，在沉积Sb₂S₃量子点时重复步骤(1)至(4)4次，在沉积PbS量子点时重复步骤(1)至(4)4次，所沉积的Sb₂S₃量子点导带位置比纳米TiO₂的高，禁带宽度约为2.4eV，PbS量子点导带位置比Sb₂S₃量子点略高，禁带宽度约为1.2eV，所制备的Sb₂S₃/PbS量子点敏化纳米TiO₂光阳极可吸收350nm-900nm波段范围内的太阳光，太阳能电池的光电转换效率约为3.0％。

实施例10

与实施例2不同的是在沉积了CdS后，采用Fe³⁺离子和Fe²⁺离子混合溶液、以及S^2-离子的乙醇溶液沉积Fe₃S₄量子点，在沉积Fe₃S₄量子点时重复步骤(1)至(4)3次，所沉积的Sb₂S₃量子点导带位置比纳米TiO₂的高，禁带宽度约为2.4eV，Fe₃S₄量子点导带位置比CdS量子点略高，禁带宽度约为1.2eV，所制备的CdS/Fe₃S₄量子点敏化纳米TiO₂光阳极可吸收350nm-1000nm波段范围内的太阳光，太阳能电池的光电转换效率约为2.9％。

实施例11

与实施例2不同的是在沉积了CdS后，采用In³⁺离子和Cu⁺离子混合溶液、及S^2-离子的乙醇溶液沉积CuInS₂量子点，在沉积CuInS₂量子点时重复步骤(1)至(4)6次，然后又采用Fe²⁺离子、S^2-离子的乙醇溶液沉积FeS量子点，在沉积FeS量子点时重复步骤(1)至(4)4次，所沉积的CdS量子点导带位置比纳米TiO₂的高，禁带宽度约为2.4eV，所沉积的CuInS₂量子点导带位置比CdS量子点略高，禁带宽度约为1.5eV，所沉积的FeS量子点导带位置比CuInS₂量子点略高，禁带宽度约为1.1eV，所制备的CdS/CuInS₂/FeS量子点敏化纳米TiO₂光阳极可吸收350nm-1100nm波段范围内的太阳光，太阳能电池的光电转换效率约为4.2％。

实施例12

与实施例11不同的是在沉积CdS、CuInS₂、FeS量子点以前采用Sn⁴⁺离子、S^2-离子的乙醇溶液沉积SnS₂，在沉积SnS₂量子点时重复步骤(1)至(4)6次，所沉积的SnS₂量子点导带位置比纳米TiO₂的高，禁带宽度约为2.6eV，所沉积的CdS量子点导带位置比SnS₂量子点略高，禁带宽度约为2.4eV，所沉积的CuInS₂量子点导带位置比CdS量子点略高，禁带宽度约为1.5eV，所沉积的FeS量子点导带位置比CuInS₂量子点略高，禁带宽度约为1.1eV，所制备的SnS₂/CdS/CuInS₂/FeS量子点敏化纳米TiO₂光阳极可吸收350nm-1100nm波段范围内的太阳光，太阳能电池的光电转换效率约为3.5％。

实施例13

与实施例11不同的是在沉积了CdS后，采用In³⁺离子和Cu⁺离子混合溶液、及Se^2-离子的乙醇溶液沉积CuInSe₂量子点，在沉积CuInSe₂量子点时重复步骤(1)至(4)6次，所沉积的CdS量子点导带位置比纳米TiO₂的高，禁带宽度约为2.4eV，所沉积的CuInSe₂量子点导带位置比CdS量子点略高，禁带宽度约为1.5eV，所沉积的FeS量子点导带位置比CuInSe₂量子点略高，禁带宽度约为1.1eV，所制备的CdS/CuInSe₂/FeS量子点敏化纳米TiO₂光阳极可吸收350nm-1100nm波段范围内的太阳光，太阳能电池的光电转换效率约为4.0％。

实施例14

与实施例11不同的是在沉积了CdS后，采用Cd²⁺离子、Se^2-离子的乙醇溶液沉积CdSe量子点，在沉积CdSe量子点时重复步骤(1)至(4)6次，所沉积的CdS量子点导带位置比纳米TiO₂的高，禁带宽度约为2.4eV，所沉积的CdSe量子点导带位置比CdS量子点略高，禁带宽度约为1.8eV，所沉积的FeS量子点导带位置比CdSe量子点略高，禁带宽度约为1.1eV，所制备的CdS/CdSe/FeS量子点敏化纳米TiO₂光阳极可吸收350nm-1100nm波段范围内的太阳光，太阳能电池的光电转换效率约为4.0％。

实施例15

与实施例2不同的是在沉积了CdS后，采用Pb²⁺离子、Se^2-离子的乙醇溶液沉积PbSe量子点，在沉积PbSe量子点时重复步骤(1)至(4)3次，所沉积的CdS量子点导带位置比纳米TiO₂的高，禁带宽度约为2.4eV，所沉积的PbSe量子点导带位置比CdS量子点略高，禁带宽度约为1.2eV，所制备的CdS/PbSe量子点敏化纳米TiO₂光阳极可吸收350nm-1000nm波段范围内的太阳光，太阳能电池的光电转换效率约为3.0％。

实施例16

与实施例6不同的是采用多孔纳米SnO₂光阳极(纳米SnO₂平均粒径为15nm，空隙率为60％)。分别采用Hg²⁺离子、Pb²⁺离子、S^2-离子的乙醇溶液在纳米SnO₂光阳极表面先后沉积HgS、PbS量子点，在沉积HgS量子点时重复步骤(1)至(4)4次，在沉积PbS量子点时重复步骤(1)至(4)5次，所沉积的HgS量子点导带位置比纳米SnO₂的高，禁带宽度约为2.4eV，所沉积的PbS量子点导带位置比CdS量子点略高，禁带宽度约为0.9eV，所制备的HgS/PbS量子点敏化纳米SnO₂光阳极可吸收350nm-1200nm波段范围内的太阳光，太阳能电池的光电转换效率约为2.3％。

实施例17

与实施例1不同的是采用多孔纳米ZnO光阳极(纳米ZnO平均粒径为15nm，空隙率为60％)。分别采用Hg²⁺离子、Pb²⁺离子、S^2-离子的乙醇溶液在纳米ZnO光阳极表面先后沉积HgS、PbS量子点，在沉积HgS量子点时重复步骤(1)至(4)4次，在沉积PbS量子点时重复步骤(1)至(4)3次，所沉积的HgS量子点导带位置比纳米SnO₂的高，禁带宽度约为2.4eV，所沉积的PbS量子点导带位置比CdS量子点略高，禁带宽度约为1.1eV，所制备的HgS/PbS量子点敏化纳米ZnO光阳极可吸收350nm-900nm波段范围内的太阳光，太阳能电池的光电转换效率约为1.8％。

Claims (10)

1.一种宽光谱吸收的量子点敏化的宽带半导体光阳极，其特征在于：由导电基片、多孔的宽带半导体膜层和可实现从350nm-1200nm宽光谱吸收的窄带半导体量子点组成，在导电基片表面沉积有多孔的宽带半导体膜以构成宽带半导体膜电极，在宽带半导体膜电极表面包覆有多种窄带半导体量子点，半导体量子点自宽带半导体表面起由里至外依次叠加，量子点导带位置比宽带半导体高且由里至外依次升高，量子点的禁带宽度在0.9eV～2.6eV之间且由里至外依次减小，且至少有一种量子点的禁带宽度在1.2eV以下。

2.根据权利要求1所述的宽光谱吸收的量子点敏化的宽带半导体光阳极，其特征在于所述窄带半导体量子点由2-4种半导体量子点自宽带半导体表面起由里至外依次叠加而成。

3.根据权利要求1或2所述的宽光谱吸收的量子点敏化的宽带半导体光阳极，其特征在于最外层量子点的禁带宽度在0.9eV～1.2eV之间，以增强对近红外波段的吸收；最内层量子点的禁带宽度在1.8eV～2.6eV之间，以增强对蓝光的吸收。

4.根据权利要求1或2所述的宽光谱吸收的量子点敏化的宽带半导体光阳极，其特征在于所述窄带半导体量子点选自金属硫化物或者金属硒化物。

5.根据权利要求1或2所述的宽光谱吸收的量子点敏化的宽带半导体光阳极，其特征在于所述的窄带半导体量子点选自CdS、HgS、SnS₂、8b₂8₃、CdSe、CuInS₂、CuInSe₂、PbSe、PbS、FeS、Fe₃S₄中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的宽光谱吸收的量子点敏化的宽带半导体光阳极，其特征在于所述宽带半导体选自TiO₂、ZnO和SnO₂中的一种或多种。

7.一种制备如权利要求1所述的宽光谱吸收的量子点敏化的宽带半导体光阳极的方法，其特征在于采用液相化学沉积法在多孔的宽带半导体膜表面沉积多种窄带半导体量子点，具体包括如下步骤：

(1)先将多孔的宽带半导体膜电极在窄带半导体金属阳离子溶液中浸渍20-240秒，金属阳离子溶液的浓度在5mmol/L至200mmol/L之间；

(2)用溶剂洗涤多孔的宽带半导体膜电极，除去表面多余的金属阳离子，吹干；

(3)将吸附了金属阳离子的宽带半导体膜电极在窄带半导体阴离子溶液中浸渍20-240秒，阴离子溶液的浓度在5mmol/L至200mmol/L之间；

(4)用溶剂洗涤多孔的宽带半导体膜电极，除去表面多余的阴离子，并吹干；

(5)重复步骤(1)至(4)2-35次，以在多孔的宽带半导体膜电极表面沉积第一种窄带半导体量子点； 

(6)更换窄带半导体金属阳离子溶液和阴离子溶液，按照步骤(1)至(5)分别沉积不同种类的窄带半导体量子点，使半导体量子点自宽带半导体表面起由里至外依次叠加，通过步骤(1)至(4)重复次数的多少来控制量子点晶粒大小，使量子点导带位置比宽带半导体高且由里至外依次升高，量子点的禁带宽度在0.9eV～2.6eV之间且由里至外依次减小，且至少有一种量子点的禁带宽度在1.2eV以下。

8.根据权利要求7所述的制备宽光谱吸收的量子点敏化的宽带半导体光阳极的方法，其特征在于所述窄带半导体金属阳离子溶液选自Cd²⁺、Hg²⁺、Sn⁴⁺、Sb³⁺、Cu²⁺、In³⁺、Pb²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺离子溶液，阴离子溶液选自S^2-、Se^2-离子溶液。

9.根据权利要求7或8所述的制备宽光谱吸收的量子点敏化的宽带半导体光阳极的方法，其特征在于金属阳离子溶液和阴离子溶液的浓度在20mmol/L至50mmol/L之间。

10.根据权利要求7或8所述的制备宽光谱吸收的量子点敏化的宽带半导体光阳极的方法，其特征在于所述窄带半导体金属阳离子溶液和阴离子溶液采用非水溶液体系。 

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