CN104393069A - 二氧化钛纳米晶体颗粒及其制备方法以及在太阳能电池上的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种二氧化钛纳米晶体颗粒及其制备方法以及在太阳能电池上的应用，与现有技术相比，本发明的太阳能电池中作为电子传输层的二氧化钛纳米晶体颗粒薄膜中，二氧化钛纳米晶体颗粒具有烷氧基配体的，提高了二氧化钛纳米晶体颗粒的稳定性和电子传导性，且便于形成纳米颗粒分布均匀的二氧化钛纳米晶体薄膜，大大提高了以该二氧化钛纳米晶体薄膜作为电子传输层的太能电池的转换效率。此外，可以在常温下制备，无需高温烧结，有利于降低太阳能电池的生产能耗，降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及薄膜技术领域，具体涉及一种二氧化钛纳米晶体颗粒及其制备方法以及在太阳能电池上的应用。
背景技术
太阳照射地球一小时提供的能量与现阶段全球一年的能耗相当，而现阶段由太阳转化得到的电能只占全球能耗的约0.1％。合理的利用好太阳能将是人类解决能源问题的长期发展战略，是其中最受瞩目的研究热点之一。
大规模生产高效、稳定并且廉价的太阳能电池是提高太阳能利用率的一个有效途径。现有的太阳能电池生产方法面临着两个主要问题：高效率的电池生产成本高昂；廉价的电池光电转化效率低下。
为了充分利用太阳光谱从而提高光电转化效率，一种有效的方法是在太阳能电池中使用具有不同禁带宽度的材料，但是性质互不相同材料的同时使用加大了加工难度，提高了生产成本。胶体量子点材料的出现有效地解决了这一问题。无机胶体量子点自身的禁带宽度由量子限制效应而决定，通过在合成过程中控制量子点直径的大小，可以得到禁带宽度呈连续性变化的材料。直径在2.5纳米～6纳米之间的硫化铅胶体量子点材料的电子禁带宽度在0.83eV～1.77eV之间，硫化铅胶体量子点基本可以覆盖太阳光谱的可见和近红外波段，使得胶体量子点太阳能电池成为研究的热点之一。
目前常见的硫化铅胶体量子点太阳能电池有肖特基型和异质结型两种结构。异质结结构的电池通过添加一层电子传输层有效地解决了耗尽层过窄的问题，使得硫化铅胶体量子点吸光层的厚度可以增加到300～500纳米，光电转化效率也接近9％。
现有的电子传输层多为二氧化钛纳米晶体薄膜，其中二氧化钛纳米晶体颗粒的粒径为100纳米左右。而现有的主要制备方法可以划分为两类：液相沉积和真空固相沉积。液相沉积包括了水热法、溶胶法、溶胶凝胶法等。为了得到电性能优良的纳米薄膜，所有的液相沉积方法都需要对薄膜在500℃左右的高温进行钙化处理，这极大地提高了制备过程的能耗，也妨碍了相应材料在塑料柔性薄膜上的应用。真空固相沉积包括真空溅射和原子层沉积等方法，真空溅射只能得到不定型的二氧化钛薄膜，原子层沉积设备成本高昂，无法大规模应用。
其次，为提高硫化铅胶体量子点的太阳能电池的光电转换效率，一方面在一定范围内增大硫化铅胶体量子点吸光层的厚度，另一方面，还可以对作为吸光层的硫化铅薄膜进行配体交换，将长链配替换为短链配体。在太阳能电池领域，对硫化铅薄膜进行配体交换使，常见配体包括3-巯基丙酸、1,2-乙二硫醇、四丁基碘化铵(TBAI)和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)等。通常将这些配体与甲醇按照一定体积比进行混合再与硫化铅胶体量子点吸光层进行配体交换。通常30纳米左右的吸光层需要进行5到10秒的配体交换，300纳米的吸光层需要60～120秒的配体交换。在配体交换过程中，用于溶解配体的甲醇溶液会以极慢的速度溶解已经成膜的硫化铅胶体量子点。这一溶解过程在5～10秒的时间内并不会对太阳能电池性能产生太大的影响。
然而，当配体交换的时间延长到60～120秒时(即对300纳米以上厚度的吸光层进行一次性的配体交换)，甲醇溶剂对硫化铅胶体量子点的溶解将会破坏吸光层薄膜的形貌和完整性，极大地降低太阳能电池的光电转化率。因此，现阶段所有基于硫化铅无机量子点的太阳能电池的制作过程都采用了层层旋涂的方式，即：每次旋涂沉积30纳米左右的硫化铅胶体薄膜，进行5秒左右配体交换，重复上述过程10次以上以得到超过300纳米厚度的吸光层。显而易见，这种层层旋涂的方法繁琐费时，并且旋涂技术的采用不利于提高原材料使用率，在微小面积上得到的结果也很难应用到大规模生产中去。
在Amassian等(Adv.Mater.,26,2014,4717-4723)的报告中采用多次旋涂的方法制备总厚度300纳米的硫化铅吸光层并使用3-巯基丙酸与乙腈体积比1：:100的溶液对每层厚度100纳米的吸光层进行配体交换。在配体交换的过程中，包裹在硫化铅胶体量子点外的长链配体会被导电性更好的短链配体所替换，这就意味着量子点之间的间距会被缩小，如果量子点在薄膜上的分布不均匀，就容易在量子点分布较少的区域形成薄膜裂纹。在旋涂的实验条件下，量子点沿旋涂径向的分布呈现递增的趋势，即接近旋涂中心的区域的量子点密度低于远离旋涂中心的区域。因此对于采用旋涂法制备的薄膜层，如果使用高体积比的配体交换溶液，尽管配体交换更为充分，但是因为配体数量多极易在接近中心区域形成薄膜裂纹。与之相比，采用刮涂法制备的薄膜层上的量子点分布均匀，因而可以容忍使用更高浓度的配体交换溶液，这样得到的配体交换更为彻底，器件表现也更好
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种二氧化钛纳米晶体颗粒及其制备方法以及在太阳能电池上的应用。
一种二氧化钛纳米晶体颗粒，所述的二氧化钛纳米晶体颗粒具有烷氧基(alkoxide)配体，所述的二氧化钛纳米晶体颗粒的晶型锐钛矿型。
烷氧基配体在二氧化钛纳米晶体颗粒的形成过程中可以作为外部框架结构，辅助形成锐钛矿晶型的二氧化钛；相较于金红石型二氧化钛，锐钛矿型二氧化钛由于具有更好的电子传导性能而被更普遍地应用于太阳能电池、发光二极管等半导体电子领域。而该二氧化钛纳米晶体颗粒的制备不涉及任何高温过程，因此可以将其非常方便地应用在各种柔性材料之上。
所述的烷氧基配体包覆于二氧化钛纳米晶体颗粒外表面。
包覆于外表面的烷氧基配体由于自身具有极性，可使得被包裹的二氧化钛均匀而稳定地分散在多种醇类溶剂或酸、碱性的水溶液中；并且，当该二氧化钛纳米晶体颗粒成膜时，烷氧基配体均匀分布在薄膜的界面上，有助于钝化形成在二氧化钛薄膜之上的半导体吸光材料，降低界面上的缺陷密度，提高界面电性能。
作为优选，所述的配体为乙氧基(ethoxide)或2-甲氧基氧乙基(2-methoxyethoxide)。
所述的二氧化钛纳米晶体颗粒的粒径为4～50纳米。
二氧化钛纳米晶体颗粒的粒径越小，形成的薄膜表面越平整光滑，有助于减少电子在半导体吸光层与二氧化钛薄膜之间界面上的复合，有利于提高光伏器件的光电转换效率。
本发明还提供一种二氧化钛纳米晶体颗粒的制备方法，包括：
(1)对四氯化钛、无水乙醇和苯甲醇的混合溶液依次进行搅拌和离心；
(2)将步骤(1)离心得到的沉淀物与无水乙醇和四氢呋喃的混合溶液混合后进行静置和离心，得到沉淀即为二氧化钛纳米晶体颗粒。
所述制备方法的可以在25～150℃下发生。作为优选，所述的制备方法在室温下进行。与现有技术中采用的高温烧结(500℃)的制备二氧化钛纳米晶体颗粒的方法比较，本发明的制备方法采用有机法直接在室温下合成二氧化钛纳米晶体颗粒，无需加热，大大降低了能耗，有利于实现工业生产。
其中，为保证反应完全，提高最终得到的二氧化钛纳米晶体颗粒的质量，步骤(1)中搅拌的时间通常为24～48h，步骤(2)中静置的时间为1～12h。
四氯化钛、无水乙醇和苯甲醇的混合溶液中四氯化钛：无水乙醇和苯甲醇的体积比为1:5:(10～40)。
无水乙醇率先与四氯化钛反应，将乙氧基包覆在钛离子周围，然后在苯甲醇的辅助下，包裹有乙氧基的钛离子进行聚合反应从而形成二氧化钛纳米晶体。适量的无水乙醇使得聚合反应的速率平稳可控，也使得最终包裹在二氧化钛纳米晶体颗粒外的配体中更多的是极性更强的乙氧基而非苯甲氧基。
无水乙醇和四氢呋喃的混合溶液中无水乙醇和四氢呋喃的体积比为1:1。
所述步骤(2)中无水乙醇和四氢呋喃的混合溶液的体积与步骤(1)离心后的上层清液的体积相同。混合液中四氢呋喃主要用于溶解依旧残留在二氧化钛纳米晶体颗粒表面的苯甲氧基配体，无水乙醇则为这些表面被清洗干净的二氧化钛颗粒提供新的乙氧基配体。为了确保反应的充分完全，采用与上清液体积相同的混合溶液，并使混合溶液中无水乙醇与四氢呋喃体积比为1:1。
本发明还提供了一种太阳能电池，所述的太阳能电池为基于硫化铅胶体量子点的异质节太阳能电池，包括衬底、透明导电层、电子传输层、硫化铅吸光层、空穴传导层和金属电极层，所述的电子传输层为二氧化钛纳米晶体薄膜，所述的二氧化钛纳米晶体薄膜中二氧化钛纳米晶体颗粒具有烷氧基配体。
二氧化钛纳米晶体颗粒具有烷氧基配体能够形成密度分布均匀的二氧化钛纳米晶体薄膜，进而能够提高电子传到效率，最终提高太阳能电池的转换效率。
本发明中的太阳能电池的结构可以为现有结构，例如可以为如下结构：
透明导电层、电子传输层、硫化铅吸光层、空穴传导层依次叠加在衬底上，金属电极层具有彼此绝缘的正极区域和负极区域；负极区域与透明导电层直接接触，正极区域与所述空穴传导层直接接触。
其中，衬底由透明绝缘材料制成，如明玻璃或透明聚酯薄膜。透明导电层为掺氟氧化锡薄膜，厚度为300纳米。硫化铅吸光层为硫化铅胶体量子点薄膜，硫化铅胶体量子点的直径分别在2～6纳米之间，厚度为300纳米～500纳米。空穴传导层为三氧化钼薄膜，厚度为15纳米。
作为优选，所述的二氧化钛纳米晶体颗粒的粒径为4～50纳米。
所述的金属电极层包括金过渡层和银电极层，其中金过渡层与空穴传导层接触。作为优选，所述的金过渡层的厚度为1～10纳米。
金过渡层的使用解决了银层在三氧化钼层上因为表面能差别过大而去润湿的问题，使得金属电极层与空穴传导层连接性更好，金属电极层自身的电阻也更低。
本发明还提供了一种太阳能电池的制备方法，所述的电子传输层通过以下步骤制备得到：
(a1)制备二氧化钛纳米晶体颗粒，具体如下：对四氯化钛、无水乙醇和苯甲醇的混合溶液依次进行搅拌和离心；将离心得到的沉淀物与无水乙醇和四氢呋喃的混合溶液混合后进行静置和离心，得到沉淀即为二氧化钛纳米晶体颗粒；
(a2)将得到的二氧化钛纳米晶体颗粒溶解于无水乙醇中得到二氧化钛纳米晶体颗粒的乙醇悬浊液；
(a3)采用刮涂法使所述的二氧化钛纳米晶体颗粒的乙醇悬浊液在透明导电层上成膜，即得到电子传输层。
所述的二氧化钛纳米颗粒二氧化钛纳米晶体颗粒的乙醇悬浊液中二氧化钛纳米晶体颗粒的浓度为50～200mg/ml。
所述的硫化铅吸光层通过如下步骤制备：
(b1)制备量子点的直径分布在2～6纳米内的硫化铅胶体量子点硫化铅胶体量子点悬浊液；
(b2)采用刮涂法使所述的硫化铅胶体量子点悬浊液在电子传输层上成膜得到初始薄膜；
(b3)将初始薄膜置于配体溶液中浸泡5～120s进行配体交换得到硫化铅薄膜；
所述的配体溶液中配体为3-巯基丙酸、溶剂为乙腈，配体与溶剂的体积比为1：(10～100)。
可以采用现有的制备方法制备透明导电层，也可以直接采用表面覆有透明导电层的衬底。为便于实现商业化大规模生产，采用热蒸发法等常规镀膜方法制备、空穴传导层和金属电极层。
进行配体交换时，通常所使用的配体溶液中配体含量越高，单次配体交换能够成功完成配体交换的初始薄膜的厚度越大。但是，当配体溶液中配体浓度高时，薄膜的中心区域容易出现裂纹。因此，为得到厚度符合要求的硫化铅吸光层，需要反复进行若干次镀膜和配体交换过程，以得到满足条件的硫化铅吸光层。本发明的方法中先经过一次刮涂制备得到所需厚度的硫化铅胶体量子点薄膜，再进行一次配体交换即得到满足条件的硫化铅吸光层，操作简单，易于投入商业应用，应用前景广泛。
本发明还提供了太阳能电池组，包括若干个上述的太阳能电池。所述的若干个太阳能电池呈矩阵排列，且所有太阳能电池衬底连接为一体；
同一排中相邻两个太阳能电池的透明导电层、电子传输层、硫化铅吸光层和空穴传导层相互连接为一体，金属电极层相互隔离，即同一排中所有太阳能电池形成并联关系；
同一列中相邻两个太阳能电池的透明导电层、电子传输层、硫化铅吸光层和空穴传导层相互隔离，金属电极层连接为一体，即同一列中相邻两个太阳能电池形成串联关系。
该太阳能电池组，在制备时首先将透明导电层刻蚀为若干条透明导电带，然后在透明导电带上，依次制备电子传输层、硫化铅吸光层、空穴传导层和金属电极层。一条透明导电带上的太阳能电池作为一排，同一条透明导电带上通过金属电极层将连续的结构划分一个个独立的太阳能电池。
首尾两排中所有太阳能电池分别相互连接，以形成公共的正、负电极，便于使用。
为作特殊说明，本发明中的无水乙醇均起到溶剂的作用，可采用同体积的2-甲氧基乙醇替代。
与现有技术相比，本发明的二氧化钛纳米晶体颗粒具有烷氧基配体的，提高了二氧化钛纳米晶体颗粒的稳定性和电子传导性，且便于形成纳米颗粒分布均匀的二氧化钛纳米晶体薄膜，大大提高了以该二氧化钛纳米晶体薄膜作为电子传输层的太能电池的转换效率。此外，可以在常温下制备，无需高温烧结，有利于降低太阳能电池的生产能耗，降低生产成本。
附图说明
图1为硫化铅胶体量子点太阳能电池单体结构示意图；
图2为本实施例的电子传输层的SEM图；
图3本实施例的硫化铅胶体量子点太阳能电池的电流-电压曲线。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
本实施例中的二氧化钛纳米晶体颗粒具有乙氧基(CH3CH2O-)配体，包覆于二氧化钛纳米晶体颗粒外表面。二氧化钛纳米晶体颗粒的粒径为4～50纳米，二氧化钛纳米晶体颗粒为锐钛矿型二氧化钛。
该二氧化钛纳米晶体颗粒可以通过如下方法制备得到，包括：
(1)将四氯化钛：无水乙醇：苯甲醇按照1:5:(10～40)的体积比配置为相应的混合溶液，并该混合溶液搅拌24小时得到悬浊液，对得到的得到悬浊液进行离心得到沉淀物和上清液，并舍弃上层清液；
(2)将步骤(1)中离心得到的沉淀物置于与舍弃的上清液体积相同的无水乙醇和四氢呋喃混合溶液中，并静置2小时后进行离心，得到沉淀即为二氧化钛纳米晶体颗粒；
其中，无水乙醇和四氢呋喃混合溶液中无水乙醇：四氢呋喃的体积比为1:1。
整个制备过程在20～150℃下进行，无需高温加热，大大降低了能耗，有利于降低生产成本。
图1为本实施例中的太阳能电池的结构示意图，该太阳能电池为基于硫化铅胶体量子点硫化铅胶体量子点的异质节太阳能电池，包括衬底1、透明导电层2、电子传输层3、硫化铅吸光层4、空穴传导层5和金属电极层6。透明导电层2、电子传输层3、硫化铅吸光层4、空穴传导层5依次叠加在衬底1上，金属电极层6具有彼此绝缘的正极区域A和负极区域B；负极区域B与透明导电层2直接接触，正极区域A与空穴传导层5直接接触。
衬底由透明绝缘材料制成，如明玻璃或透明聚酯薄膜。
透明导电层为掺氟氧化锡薄膜，厚度为300纳米。
电子传输层为二氧化钛纳米晶体薄膜，厚度为300纳米。二氧化钛纳米晶体薄膜中二氧化钛纳米晶体颗粒具有乙氧基配体，粒径为30纳米。
硫化铅吸光层为硫化铅胶体量子点硫化铅胶体量子点薄膜，硫化铅胶体量子点硫化铅胶体量子点的直径分布在2～6纳米之间，厚度为300纳米。
空穴传导层为三氧化钼薄膜，厚度为15纳米。
金属电极层包括金过渡层61和银电极层62，金过渡层61的厚度为1～10纳米，与空穴传导层5直接接触。
本实施例的太阳能电池在制备时直接采用表面覆有透明导电层的衬底，具体制备过程如下：
首先将透明导电衬底上制备电子传输层：
(a1)制备二氧化钛纳米晶体颗粒，具体如下：对四氯化钛、无水乙醇和苯甲醇的混合溶液依次进行搅拌和离心；将离心得到的沉淀物与无水乙醇和四氢呋喃的混合溶液混合后进行静置和离心，得到沉淀即为粒径为4～50纳米二氧化钛纳米晶体颗粒；
(a2)将得到的二氧化钛纳米晶体颗粒溶解于无水乙醇中得到二氧化钛纳米晶体颗粒的浓度为50～200mg/ml的乙醇悬浊液；
(a3)采用刮涂法使步骤(a2)制备的二氧化钛纳米晶体颗粒的乙醇悬浊液在透明导电层上成膜(厚度在150～400纳米)，即得到电子传输层。
表1为本实施例的电子传输层中二氧化钛纳米晶体颗粒的粒径和厚度，制备与二氧化钛纳米晶体颗粒时乙醇：四氯化钛：苯甲醇的体积比、搅拌时间和制备温度(即搅拌温度)之间的关系。
表1
图2为本实施例制备得到的二氧化钛纳米晶体颗粒的SEM图像，可以看出制备得到的电子传输层中二氧化钛纳米晶体颗粒均匀分布在衬底表面的。
然后，在电子传输层上制备硫化铅吸光层，具体如下：
(b1)以连续流方式合成直径分布在2～6纳米内的硫化铅胶体量子点，并以辛烷为溶剂制备得到量子点浓度为50～200mg/ml的硫化铅胶体量子点悬浊液；
(b2)采用刮涂法使步骤(b1)制备的硫化铅胶体量子点悬浊液在电子传输层上成膜得到初始薄膜，本实施例中初始薄膜的厚度为300纳米。
刮涂时以聚四氟乙烯为刀片，刮涂速率为10mm/s的，刀片与衬底之间的间隔为150μm之间，刀片与衬底前进角为60°。
(b3)将初始薄膜置于配体溶液中浸泡120s进行配体交换得到硫化铅薄膜；配体溶液中配体为3-巯基丙酸、溶剂为乙腈，配体与溶剂的体积比为1：10。
最后，将涂好吸光层的透明衬底转移进热蒸镀仪中的卷筒式蒸镀腔，并利用温度控制台调节透明衬底在热蒸镀时需要的温度。开启真空泵，开启卷筒伺服机构，待真空度高于1×10-6Pa后，用热蒸镀法蒸镀5纳米的氧化钼或碘化亚铜，作为空穴传导层；紧接着，用电子束蒸镀法蒸镀10纳米的金过渡层；最后，用热蒸镀法蒸镀300纳米的银电极层。
由于金属电极层具有正、负电极区域，制备电子传输层、硫化铅吸光层和空穴传导层时，需要使透明导电层上部分留白，本实施例中留白区域的面积为透明导电层的总面积的1/4。在蒸镀金属电极层时，需要对留白区域以及空穴传导层进行掩膜，对留白区域进行掩膜使金属电极层的正极区域和负极区域不连接，相互隔开，对空穴传导层进行掩膜使金属电极层不完全覆盖空穴传导层(本实施例中使未覆盖金属电极层的面积为空穴传导层的总面积的2/3)。
可以采用现有的制备方法制备透明导电层，也可以直接采用表面覆有透明导电层的衬底。为便于实现商业化大规模生产，采用刮涂法制备空穴传导层，采用热蒸发法等常规纸膜方法制备金属电极层。
表2为本实施例中电子传输层厚度不同的异质结硫化铅量子点太阳能电池在标准测试条件下(AM1.5，25℃，1ATM)测得的性能参数，对应的电流-电压曲线如图3所示。
表2
本发明还提供了太阳能电池组，包括若干个上述的太阳能电池。电池组中所有太阳能电池呈矩阵排列，且所有太阳能电池衬底连接为一体；
同一排中相邻两个太阳能电池的透明导电层、电子传输层、硫化铅吸光层和空穴传导层相互连接为一体，金属电极层相互隔离；
同一列中相邻两个太阳能电池的透明导电层、电子传输层、硫化铅吸光层和空穴传导层相互隔离，金属电极层连接为一体。
在制备时首先将透明导电层刻蚀为若干条透明导电带(取决于衬底的尺寸以及单个太阳能电池的尺寸)，然后在透明导电带上，依次制备电子传输层、硫化铅吸光层、空穴传导层和金属电极层。一条透明导电带上的太阳能电池作为一排，同一条透明导电带上通过金属电极层将连续的结构划分一个个独立的太阳能电池。
首尾两排中所有太阳能电池的分别相互连接，以形成公共的正、负电极，便于使用。
本实施例中太阳能电池组包括的太阳能电池的个数取决于透明导电带的条数以及单个太阳能电池的大小。
以上所述的具体实施方式对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的最优选实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (17)
1.一种二氧化钛纳米晶体颗粒，其特征在于，所述的二氧化钛纳米晶体颗粒具有烷氧基配体，所述二氧化钛纳米晶体颗粒的晶型为锐钛矿型。
2.如权利要求1所述的二氧化钛纳米晶体颗粒，其特征在于，所述的烷氧基配体包覆于二氧化钛纳米晶体颗粒外表面。
3.如权利要求2所述的二氧化钛纳米晶体颗粒，其特征在于，所述的配体为乙氧基或2-甲氧基氧乙基。
4.如权利要求1～3中任意一项权利要求所述的二氧化钛纳米晶体颗粒，其特征在于，所述的二氧化钛纳米晶体颗粒的粒径为4～50纳米。
5.一种二氧化钛纳米晶体颗粒的制备方法，其特征在于，包括
(1)对四氯化钛、无水乙醇和苯甲醇的混合溶液依次进行搅拌和离心；
(2)将步骤(1)离心得到的沉淀物与无水乙醇和四氢呋喃的混合溶液混合后进行静置和离心，得到沉淀即为二氧化钛纳米晶体颗粒。
6.如权利要求5所述的二氧化钛纳米晶体颗粒的制备方法，其特征在于，四氯化钛、无水乙醇和苯甲醇的混合溶液中四氯化钛：无水乙醇和苯甲醇的体积比为1:5:(10～40)。
7.如权利要求6所述的二氧化钛纳米晶体颗粒的制备方法，其特征在于，无水乙醇和四氢呋喃的混合溶液中无水乙醇和四氢呋喃的体积比为1:1。
8.如权利要求4～7中任意一项权利要求所述的二氧化钛纳米晶体颗粒的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中无水乙醇和四氢呋喃的混合溶液的体积与步骤(1)离心后的上层清液的体积相同。
9.一种太阳能电池，所述的太阳能电池为基于硫化铅胶体量子点的异质节太阳能电池，包括衬底、透明导电层、电子传输层、硫化铅吸光层、空穴传导层和金属电极层，其特征在于，所述的电子传输层为二氧化钛纳米晶体薄膜，所述的二氧化钛纳米晶体薄膜中二氧化钛纳米晶体颗粒具有烷氧基配体。
10.如权利要求9所述的太阳能电池，其特征在于，所述的二氧化钛纳米晶体颗粒的粒径为4～50纳米，晶型为锐钛矿型。
11.如权利要求9～10中任意一项权利要求所述的太阳能电池，其特征在于，所述的金属电极层包括金过渡层和银电极层，其中金过渡层与空穴传导层接触。
12.如权利要求11所述的太阳能电池，其特征在于，所述的金过渡层的厚度为1～10纳米。
13.一种如权利要求9～12中任意一项权利要求所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述的电子传输层通过以下步骤制备得到：
(a1)制备二氧化钛纳米晶体颗粒，具体如下：对四氯化钛、无水乙醇和苯甲醇的混合溶液依次进行搅拌和离心；将离心得到的沉淀物与无水乙醇和四氢呋喃的混合溶液混合后进行静置和离心，得到沉淀即为二氧化钛纳米晶体颗粒；
(a2)将得到的二氧化钛纳米晶体颗粒溶解于无水乙醇中得到二氧化钛纳米晶体颗粒的乙醇悬浊液；
(a3)采用刮涂法使所述的二氧化钛纳米晶体颗粒的乙醇悬浊液在透明导电层上成膜，即得到电子传输层。
14.如权利要求13所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述的硫化铅吸光层通过如下步骤制备：
(b1)制备量子点的直径分布在2～6纳米内的硫化铅胶体量子点悬浊液；
(b2)采用刮涂法使所述的硫化铅胶体量子点悬浊液在电子传输层上成膜得到初始薄膜；
(b3)将初始薄膜置于配体溶液中浸泡5～120s进行配体交换得到硫化铅薄膜；
所述的配体溶液中配体为3-巯基丙酸、溶剂为乙腈，配体与溶剂的体积比为1：(10～100)。
15.一种太阳能电池组，其特征在于，包括若干个如权利要求9～12中任意一项权利要求所述的太阳能电池。
16.一种太阳能电池组，其特征在于，所述的若干个太阳能电池呈矩阵排列，且所有太阳能电池衬底连接为一体；
同一排中相邻两个太阳能电池的透明导电层、电子传输层、硫化铅吸光层和空穴传导层相互连接为一体，金属电极层相互隔离；同一列中相邻两个太阳能电池的透明导电层、电子传输层、硫化铅吸光层和空穴传导层相互隔离，金属电极层连接为一体。
17.如权利要求16所述的太阳能电池组，其特征在于，首尾两排中所有太阳能电池分别相互连接。
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2014
- 2014-10-24 CN CN201410579803.7A patent/CN104393069B/zh active Active
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