CN105047417A

CN105047417A - 一种量子点钙钛矿共敏化太阳能电池及其制备方法

Info

Publication number: CN105047417A
Application number: CN201510367058.4A
Authority: CN
Inventors: 杨英; 郭学益; 高菁; 崔嘉瑞
Original assignee: Central South University
Current assignee: Central South University
Priority date: 2015-06-29
Filing date: 2015-06-29
Publication date: 2015-11-11
Anticipated expiration: 2035-06-29
Also published as: CN105047417B

Abstract

本发明公开了一种量子点钙钛矿共敏化太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：1)在导电基底上制备TiO₂光阳极；2)在TiO₂光阳极上沉积Ag₂S或Ag₂Se量子点材料，形成量子点吸附的TiO₂光阳极；3)在步骤2)后的光阳极上沉积表面改性材料ZnS量子点，形成表面改性量子点吸附的TiO₂光阳极；4)在步骤3)后的光阳极上依次制备CH₃NH₃PbX₃膜、空穴传输层和对电极，得到量子点钙钛矿共敏化太阳能电池，其中，X＝Cl、I或Br。本发明利用ZnS量子点表面改性的Ag₂S以及Ag₂Se与钙钛矿吸光材料一起作为钙钛矿太阳能电池的复合光吸收层，可有效的大幅度的提高钙钛矿太阳能电池的光电转化效率。

Description

一种量子点钙钛矿共敏化太阳能电池及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种量子点钙钛矿共敏化太阳能电池及其制备方法，尤其是涉及一种钙钛矿太阳能电池中红外吸光及光电转化增强的方法。

背景技术

面对目前能源及环境的危机，太阳能作为一种可再生清洁能源可以很好的解决目前人类社会日益尖锐的环境和能源之间的矛盾。太阳能光伏器件能直接将太阳能转化为电能，在此领域中，研发高效低成本的新型太阳能电池是实现太阳能光伏发电广泛应用的技术基础。自2009年Kojima制备出第一块效率为3.8％的钙钛矿太阳能电池，这种基于钙钛矿型吸光材料CH₃NH₃PbX₃(X代表卤素元素)的太阳能电池引起了全世界的关注。到现在为止，钙钛矿太阳能电池的最高效率已经达到20.1％。积极开展钙钛矿太阳能电池的研究，在这一极具潜力的领域中占领前瞻性的战略高地，对今后国民经济持续性和创新性的发展，具有重大的意义。

实现太阳能电池高转化效率的首要途径就是尽可能的提高太阳光的利用率，这是光伏科学技术发展中一直令人特别关注的问题。从现有的研究看，钙钛矿太阳能电池虽然在光电转化效率上有很大的突破，但其缺陷主要在于：钙钛矿吸光材料CH₃NH₃PbI₃、CH₃NH₃PbBr₃分别在400-800nm和400-600nm可见光范围有非常优良的吸收能力，但是它们在近红外区间的吸收能力却是极小的。目前，已有报道通过制备具有红外吸光能力的窄带隙PbS量子点与钙钛矿型吸光材料相结合，可以提高钙钛矿太阳能电池在近红外800-1000nm范围的吸光能力，但是却很难大幅度的提高钙钛矿太阳能电池在红外光区间的光电转化能力，原因推测是在PbS量子点吸光层与TiO₂光阳极界面以及PbS量子点吸光层与空穴传输层界面存在大量的电子空穴复合。

中国专利公开号CN104183704A公开了一种量子点共敏化型钙钛矿电池的制备方法，其采用的量子点材料为PbSe和PbTe以拓展钙钛矿太阳能电池在近红外的光吸收，但铅系窄带隙量子点存在一定的毒性，且其光电转化效率最高不超过6％。推测其主要原因在于量子点与光阳极界面，以及量子点与空穴传输层界面存在大量的电子空穴复合，未能产生有效的光电转化。很明显，采用环境友好的量子点材料，同时通过表面改性量子点以改善量子点/光阳极以及量子点/空穴传输层的界面性能，减少电荷复合，进一步增强钙钛矿太阳能电池在近红外光区域的光电转化，是器件实际应用及光电性能进一步提高的关键。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中钙钛矿太阳能电池对近红外光区域太阳光的光电转化效率低的缺陷，提供一种量子点钙钛矿共敏化太阳能电池及其制备方法，该太阳能电池对红外吸光及光电转化效率较高。

本发明解决所述技术问题所采用的技术方案是：

一种量子点钙钛矿共敏化太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：

1)在导电基底上制备TiO₂光阳极；

2)采用连续离子层吸附反应法在TiO₂光阳极上沉积量子点材料，形成量子点吸附的TiO₂光阳极，所述量子点材料为Ag₂S或Ag₂Se量子点；

3)采用连续离子层吸附反应法在量子点吸附的TiO₂光阳极上沉积表面改性材料，形成表面改性量子点吸附的TiO₂光阳极，所述表面改性材料为ZnS量子点；

4)在表面改性量子点吸附的TiO₂光阳极上依次制备CH₃NH₃PbX₃膜、空穴传输层和对电极，得到量子点钙钛矿共敏化太阳能电池，其中，X＝Cl、I或Br。

上述的制备方法，优选的，所述步骤2)中，采用连续离子层吸附反应法在TiO₂光阳极上沉积量子点材料的过程中，量子点材料的阳离子及阴离子在溶液中的离子浓度均为0.02～0.5mol/L。

上述的制备方法，优选的，所述步骤3)中，连续离子层吸附反应法在量子点吸附的TiO₂光阳极上沉积的表面改性材料的粒径为3～10nm。

上述的制备方法，优选的，所述步骤3)中，采用连续离子层吸附反应法在量子点吸附的TiO₂光阳极上沉积表面改性材料的过程中，表面改性材料的阳离子及阴离子在溶液中的离子浓度均为0.02～0.5mol/L。

上述的制备方法，优选的，所述步骤1)中，TiO₂光阳极的制备过程是将TiO₂料浆旋涂在导电基底上，所述TiO₂料浆的溶剂为无水乙醇或者松油醇，TiO₂料浆的固液质量比＝1:2～4；所述导电基底为导电玻璃。

上述的制备方法，优选的，所述旋涂过程的转速控制在2000～4000rpm，旋转时间控制在30～60s。

上述的制备方法，优选的，所述步骤4)中，CH₃NH₃PbX₃膜的制备过程是将CH₃NH₃PbX₃溶液旋涂在表面改性量子点吸附的TiO₂光阳极上并热处理得到；所述CH₃NH₃PbX₃溶液是将质量百分比为60～80％的二甲基甲酰胺、10～40％的CH₃NH₃X和5～10％的PbX₂混合，在60～80℃下搅拌12～18h得到，其中，X＝Cl、I或Br；所述对电极为铂电极。上述的制备方法，优选的，所述旋涂过程的旋转速度为2500～4000rpm，旋转时间30～60s；所述CH₃NH₃PbX₃膜为甲胺铅碘膜。

上述的制备方法，优选的，所述步骤4)中，空穴传输层是将空穴传输材料溶液滴加在所述CH₃NH₃PbX₃膜的表面经干燥得到，所述空穴传输材料溶液的组成为：质量百分数为99％～99.5％的氯苯、0.1～0.5％的聚3-己基噻吩或2,2,7,7-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9-螺二芴、0.1～0.4％的二(三氟甲磺酰)亚胺锂、0.02～0.1％的4-叔丁基吡啶。

作为一个总的发明构思，本发明还提供一种量子点钙钛矿共敏化太阳能电池，由上述的制备方法获得。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1)本发明涉及的一种量子点钙钛矿共敏化太阳能电池的制备方法，利用ZnS量子点表面改性的Ag₂S以及Ag₂Se环境友好量子点与钙钛矿吸光材料一起作为钙钛矿太阳能电池的复合光吸收层，可有效的大幅度的提高钙钛矿太阳能电池在800-1100nm(Ag₂S)以及800-2500nm(Ag₂Se)光电转化效率。

2)本发明所涉及的多种量子点材料，均可采用溶液化学法、连续离子层吸附反应法简单制备，量子点材料的种类可以通过改变阳离子和阴离子溶液的种类进行改变，量子点的粒径可以通过改变沉积次数来控制(沉积次数越多，粒径越大，吸光范围也会相应向长波方向移动)；从而达到控制其吸光范围及性能的目的。Ag₂S或Ag₂Se量子点在近红外有较强的光吸收；通过ZnS量子点的表面改性以上量子点材料可有效的改善量子点/光阳极以及量子点/空穴传输层界面的性能，提高钙钛矿太阳能电池在近红外光区间的光吸收及光电转化，从而提高器件的光电转化效率。

3)本发明将ZnS表面改性的Ag₂S或Ag₂Se量子点作为红外光吸收剂与具有可见光吸收特性的钙钛矿(CH₃NH₃PbX₃,X＝Cl,I,Br)相结合，扩展或增强钙钛矿太阳能电池吸光范围及红外光电转化能力、最终达到提高钙钛矿太阳能电池光电转化效率的目的。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。

除有特别说明，本发明中用到的各种试剂、原料均为可以从市场上购买的商品或者可以通过公知的方法制得的产品。

实施例1：

一种本发明的量子点钙钛矿共敏化太阳能电池，其制备方法包括以下步骤：

1)采用旋涂方法(转速3200rpm，旋转时间50s)，将TiO₂料浆(TiO₂与溶剂乙醇固液质量比＝1:2.5)沉积于导电玻璃表面，使之成膜，经460℃处理45分钟后形成TiO₂光阳极。

2)采用连续离子层吸附反应法(SILAR)在TiO₂光阳极上沉积Ag₂S量子点材料，形成Ag₂S量子点吸附的TiO₂光阳极；

其中连续离子层吸附反应法制备量子点的过程中，量子点材料Ag₂S的阳离子溶液(AgNO₃)及阴离子溶液(Na₂S)的离子浓度均为0.2mol/L，阳离子与阴离子溶液的离子摩尔浓度比＝1︰1；所采用的溶剂为乙醇；沉积的循环次数为3次。

3)采用连续离子层吸附反应法(SILAR)在步骤2)所得Ag₂S量子点吸附TiO₂光阳极上沉积ZnS量子点材料，形成ZnS改性Ag₂S量子点敏化的TiO₂光阳极。

其中连续离子层吸附反应法制备量子点的过程中，量子点材料ZnS的阳离子溶液(Zn(NO₃)₂)及阴离子溶液(Na₂S)的离子浓度均为0.2mol/L，阳离子与阴离子溶液的离子摩尔浓度比＝1︰1；所采用的溶剂为乙醇；沉积的循环次数为3次，直至沉积的表面改性材料的粒径在3～10nm之间。

4)准备以下质量百分比的原料：二甲基甲酰胺68％，甲胺碘24％，碘化铅8％；在有机溶剂二甲基甲酰胺中，加入甲胺碘和碘化铅，在75℃恒温沙浴下搅拌14小时，直至形成均一的甲胺铅碘溶液。

将制备的甲胺铅碘溶液滴加在步骤3)所得的表面改性量子点敏化的TiO₂光阳极上，先使甲胺铅碘溶液在量子点敏化的TiO₂光阳极膜上静置停留42s，再放入旋涂机中，设置旋转速度至4000rpm，旋转时间45s，使得甲胺铅碘溶液在ZnS改性的Ag₂S量子点敏化的TiO₂光阳极上形成均匀的甲胺铅碘膜，再将此沉积有甲胺铅碘的量子点敏化的TiO₂光阳极在90℃下烘烤20分钟，制成钙钛矿型甲胺铅碘与表面改性量子点共敏化的TiO₂光阳极。

准备以下质量百分比的原料：氯苯99.5％，聚3-己基噻吩0.33％，二(三氟甲磺酰)亚胺锂0.14％，4-叔丁基吡啶0.03％；在有机溶剂氯苯中加入聚3-己基噻吩、二(三氟甲磺酰)亚胺锂及4-叔丁基吡啶，在75℃沙浴下搅拌17小时，直至形成棕红色的均一的聚3-己基噻吩空穴传输材料溶液。

将制备的聚3-己基噻吩空穴传输材料溶液滴加到制备的钙钛矿型甲胺铅碘与量子点共敏化的TiO₂光阳极上，在室温下静置25分钟，直至空穴传输材料溶液变得粘稠，再加上铂对电极，在80℃下烘烤12分钟，制成固态ZnS表面改性Ag₂S量子点共敏化型钙钛矿太阳能电池。

本实施例的电池性能测试，在空气中封装而没有在手套箱中进行，同时为了减少电池的制备成本，选用P3HT代替昂贵的Spiro-OMeTAD，用可循环利用的Pt片代替蒸镀的一次性的Au对电极。以下实施例、对比例同。

测试本实施例所得固态ZnS表面改性Ag₂S量子点共敏化型钙钛矿太阳能电池，在800-1100nm近红外光范围内单色光量子转化效率高于40％。

测试本实施例所得固态ZnS表面改性Ag₂S量子点共敏化型钙钛矿太阳能电池的性能：在室温环境，使用氙灯模拟太阳光，光强为100mW/cm²(光强：使用硅光电二极管标定条件下)，有效光照面积为0.1cm²的光电转换效率为8.5％。

实施例2：

1)采用旋涂方法(转速2200rpm，旋转时间60s)将TiO₂料浆(TiO₂与溶剂乙醇的固液质量比＝1:2.8)沉积于导电玻璃表面，使之成膜，经500℃处理60分钟后形成TiO₂光阳极。

2)采用连续离子层吸附反应法(SILAR)在TiO₂光阳极上沉积Ag₂Se量子点材料，形成Ag₂Se量子点吸附的TiO₂光阳极。

其中连续离子层吸附反应法制备量子点的过程中，量子点材料Ag₂Se的阳离子溶液(AgNO₃)及阴离子溶液(Na₂Se)溶液的离子浓度均为0.04mol/L，阳离子与阴离子溶液的离子浓度比＝2︰1；所采用的溶剂为甲醇；沉积的循环次数为2次。

3)采用连续离子层吸附反应法(SILAR)在步骤2)所得Ag₂Se量子点吸附TiO₂光阳极上沉积ZnS量子点材料，形成ZnS改性Ag₂Se量子点吸附的TiO₂光阳极。

其中连续离子层吸附反应法制备量子点的过程中，量子点材料ZnS的阳离子溶液(Zn(NO₃)₂)及阴离子溶液(Na₂S)的离子浓度均为0.2mol/L，阳离子与阴离子溶液的离子摩尔浓度比＝1︰1；所采用的溶剂为乙醇；沉积的循环次数为4次，直至沉积的表面改性材料的粒径在3～10nm之间。。

4)准备以下质量百分比的原料：二甲基甲酰胺72％，甲胺碘21％，碘化铅7％；在有机溶剂二甲基甲酰胺中，加入甲胺碘和碘化铅，在80℃恒温沙浴下搅拌18小时，直至形成均一的甲胺铅碘溶液。

将制备的甲胺铅碘溶液滴加在步骤3)所得ZnS改性的Ag₂Se量子点敏化的TiO₂光阳极上，先使甲胺铅碘溶液在Ag₂Se量子点敏化的TiO₂光阳极膜上静置停留41s，再放入旋涂机中，设置旋转速度至3600rpm，旋转时间42s，使得甲胺铅碘溶液在ZnS改性的Ag₂Se量子点敏化的TiO₂光阳极上形成均匀的甲胺铅碘膜，再将此沉积有甲胺铅碘的量子点敏化的TiO₂光阳极在89℃下烘烤13分钟，制成钙钛矿型甲胺铅碘与量子点共敏化的TiO₂光阳极。

准备以下质量百分比的原料：氯苯99.25％，聚3-己基噻吩0.39％，二(三氟甲磺酰)亚胺锂0.32％，4-叔丁基吡啶0.04％；在有机溶剂氯苯中加入聚3-己基噻吩、二(三氟甲磺酰)亚胺锂及4-叔丁基吡啶，在79℃沙浴下搅拌18小时，直至形成棕红色的均一的聚3-己基噻吩空穴传输材料溶液。

将制备的聚3-己基噻吩空穴传输材料溶液滴加到钙钛矿型甲胺铅碘与ZnS改性的Ag₂Se量子点敏化的TiO₂光阳极，在室温下静置11分钟，直至空穴传输材料溶液变得粘稠，再加上铂对电极，在62℃下烘烤30分钟，制成固态ZnS改性的Ag₂Se量子点共敏化型钙钛矿太阳能电池。

测试本实施例所得固态ZnS表面改性Ag₂Se量子点共敏化型钙钛矿太阳能电池，在1000-2500nm近红外光范围内单色光量子转化效率高于55％。

测试本实施例所得固态ZnS改性的Ag₂Se量子点共敏化型钙钛矿太阳能电池的性能：在室温环境，使用氙灯模拟太阳光，光强为100mW/cm²(光强：使用硅光电二极管标定条件下)，有效光照面积为0.1cm²的光电转换效率为10％。

对照例1：

本对比例的无量子点共敏化的钙钛矿太阳能电池，其制备方法包括以下步骤：

1)采用旋涂方法(转速2000rpm，旋转时间30s)，将TiO₂料浆(TiO₂与溶剂乙醇固液比＝1:4)沉积于导电玻璃表面，使之成膜，经450℃处理30分钟后形成TiO₂光阳极。

2)准备以下质量百分比的原料：二甲基甲酰胺60％，甲胺碘30％，碘化铅10％；在有机溶剂二甲基甲酰胺中，加入甲胺碘和碘化铅，在80℃恒温沙浴下搅拌16小时，直至形成均一的甲胺铅碘溶液；

将制备的甲胺铅碘溶液滴加在步骤1)所得TiO₂光阳极上，先使甲胺铅碘溶液在量子点敏化的TiO₂光阳极膜上静置停留30s，再放入旋涂机中，设置旋转速度至3000rpm，旋转时间45s，使得甲胺铅碘溶液在TiO₂光阳极上形成均匀的甲胺铅碘膜，再将此沉积有甲胺铅碘的TiO₂光阳极在100℃下烘烤15分钟，制成钙钛矿型甲胺铅碘敏化的TiO₂光阳极。

3)准备以下质量百分比的原料：氯苯99.2％，聚3-己基噻吩0.3％，二(三氟甲磺酰)亚胺锂0.4％，4-叔丁基吡啶0.1％；在有机溶剂氯苯中加入聚3-己基噻吩、二(三氟甲磺酰)亚胺锂及4-叔丁基吡啶，在60℃沙浴下搅拌12小时，直至形成棕红色的均一的聚3-己基噻吩空穴传输材料溶液。

将制备的聚3-己基噻吩空穴传输材料溶液滴加到步骤2)所制备的钙钛矿型甲胺铅碘共敏化的TiO₂光阳极上，在室温下静置10分钟，直至空穴传输材料溶液变得粘稠，再加上铂对电极，在80℃下烘烤15分钟，制成固态的没有量子点共敏化的钙钛矿太阳能电池。

测试本对照例所得无量子点敏化的钙钛矿太阳能电池，在800-1100nm以及1000-2500nm近红外光范围内单色光量子转化效率均低于5％。

测试本对照例所得固态的没有量子点共敏化的钙钛矿太阳能电池：在室温环境，使用氙灯模拟太阳光，光强为100mW/cm²(光强：使用硅光电二极管标定条件下)，测得没有量子点共敏化的钙钛矿太阳能电池，有效光照面积为0.1cm²的光电转换效率为5％。

对比例2：

本对比例的量子点钙钛矿共敏化太阳能电池，其制备方法包括以下步骤：

1)采用旋涂方法(转速2200rpm，旋转时间45s)将TiO₂料浆(TiO₂与溶剂松油醇的固液质量比＝1:3)沉积于导电玻璃表面，使之成膜，经480℃处理40分钟后形成TiO₂光阳极。

3)准备以下质量百分比的原料：二甲基甲酰胺64％，甲胺碘27％，碘化铅9％；在有机溶剂二甲基甲酰胺中，加入甲胺碘和碘化铅，在70℃恒温沙浴下搅拌12小时，直至形成均一的甲胺铅碘溶液。

将制备的甲胺铅碘溶液滴加在步骤2)所得的量子点吸附的TiO₂光阳极上，先使甲胺铅碘溶液在Ag₂S量子点敏化的TiO₂光阳极膜上静置停留36s，再放入旋涂机中，设置旋转速度至3500rpm，旋转时间30s，使得甲胺铅碘溶液在量子点敏化的TiO₂光阳极上形成均匀的甲胺铅碘膜，再将此沉积有甲胺铅碘的量子点敏化的TiO₂光阳极在80℃下烘烤10分钟，制成钙钛矿型甲胺铅碘与量子点共敏化的TiO₂光阳极。

准备以下质量百分比的原料：氯苯99.4％，聚3-己基噻吩0.25％，二(三氟甲磺酰)亚胺锂0.3％，4-叔丁基吡啶0.05％；在有机溶剂氯苯中加入聚3-己基噻吩、二(三氟甲磺酰)亚胺锂及4-叔丁基吡啶，在70℃沙浴下搅拌15小时，直至形成棕红色的均一的聚3-己基噻吩空穴传输材料溶液。

将制备的聚3-己基噻吩空穴传输材料溶液滴加到所制备的钙钛矿型甲胺铅碘与量子点共敏化的TiO₂光阳极上，在室温下静置15分钟，直至空穴传输材料溶液变得粘稠，再加上铂对电极，在75℃下烘烤10分钟，制成固态Ag₂S量子点共敏化型钙钛矿太阳能电池。

测试本实施例所得Ag₂S量子点共敏化型钙钛矿太阳能电池，在800-1100nm近红外光范围内单色光量子转化效率低于20％。测试本实施例所得固态Ag₂S量子点共敏化型钙钛矿太阳能电池的性能：在室温环境，使用氙灯模拟太阳光，光强为100mW/cm²(光强：使用硅光电二极管标定条件下)，有效光照面积为0.1cm²的光电转换效率为7％。

对比例3：

1)采用旋涂方法(转速4000rpm，旋转时间30s)将TiO₂料浆(TiO₂与溶剂乙醇固液比＝1:3.5)沉积于导电玻璃表面，使之成膜，经470℃处理35分钟后形成TiO₂光阳极。

其中连续离子层吸附反应法制备量子点的过程中，量子点材料Ag₂Se的阳离子溶液(AgNO₃)及阴离子溶液(Na₂Se)溶液的离子浓度均为0.03mol/L，阳离子与阴离子溶液的离子摩尔浓度比＝2︰1；所采用的溶剂为甲醇；沉积的循环次数为4次；

3)准备以下质量百分比的原料：二甲基甲酰胺76％，甲胺碘18％，碘化铅6％；在有机溶剂二甲基甲酰胺中，加入甲胺碘和碘化铅，在78℃恒温沙浴下搅拌15小时，直至形成均一的甲胺铅碘溶液。

将制备的胺铅碘溶液滴加在制备的Ag₂Se量子点吸附的TiO₂光阳极上，先使甲胺铅碘溶液在Ag₂Se量子点敏化的TiO₂光阳极膜上静置停留55s，再放入旋涂机中，设置旋转速度至3200rpm，旋转时间38s，使得甲胺铅碘溶液在Ag₂Se量子点敏化的TiO₂光阳极上形成均匀的甲胺铅碘膜，再将此沉积有甲胺铅碘的量子点敏化的TiO₂光阳极在105℃下烘烤16分钟，制成钙钛矿型甲胺铅碘与量子点共敏化的TiO₂光阳极。

准备以下质量百分比的原料：氯苯99.3％，聚3-己基噻吩0.34％，二(三氟甲磺酰)亚胺锂0.34％，4-叔丁基吡啶0.02％；在有机溶剂氯苯中加入聚3-己基噻吩、二(三氟甲磺酰)亚胺锂及4-叔丁基吡啶，在69℃沙浴下搅拌13小时，直至形成棕红色的均一的聚3-己基噻吩空穴传输材料溶液。

将制备的聚3-己基噻吩空穴传输材料溶液滴加到钙钛矿型甲胺铅碘与量子点共敏化的TiO₂光阳极上，在室温下静置19分钟，直至空穴传输材料溶液变得粘稠，再加上铂对电极，在78℃下烘烤17分钟，制成固态Ag₂Se量子点共敏化型钙钛矿太阳能电池。

测试本对比例所得Ag₂Se量子点共敏化型钙钛矿太阳能电池，在1000-2500nm近红外光范围内单色光量子转化效率低于20％。

测试本对比例所得固态Ag₂Se量子点共敏化型钙钛矿太阳能电池的性能：在室温环境，使用氙灯模拟太阳光，光强为100mW/cm²(光强：使用硅光电二极管标定条件下)，有效光照面积为0.1cm²的光电转换效率为8.2％。

从实施例1、2以及对比例1-3可见，经本发明Ag₂S量子点材料共敏化的钙钛矿太阳能电池的光电转化效率为7％，比未经过量子点材料共敏化的钙钛矿太阳能电池光电转化效率5％提高了约40％；经ZnS改性的Ag₂S量子点材料共敏化的钙钛矿太阳能电池的光电转化效率为8.5％，比未经过量子点材料共敏化的钙钛矿太阳能电池光电转化效率5％提高了约70％；经Ag₂Se量子点材料共敏化的钙钛矿太阳能电池的光电转化效率为8.2％，比未经过量子点材料共敏化的钙钛矿太阳能电池光电转化效率5％提高了约64％；经ZnS改性的Ag₂Se量子点材料共敏化的钙钛矿太阳能电池的光电转化效率为10％，比未经过量子点材料共敏化的钙钛矿太阳能电池光电转化效率5％提高约100％。

本发明的量子点共敏化型钙钛矿太阳能电池的制备方法简单易行，使用本方法制备的量子点共敏化型钙钛矿太阳能电池在近红外区域的光电转化提高，最终提高了钙钛矿太阳能电池的光电转化效率。

Claims

1.一种量子点钙钛矿共敏化太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)在导电基底上制备TiO₂光阳极；

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中，采用连续离子层吸附反应法在TiO₂光阳极上沉积量子点材料的过程中，量子点材料的阳离子及阴离子在溶液中的离子浓度均为0.02～0.5mol/L。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中，连续离子层吸附反应法在量子点吸附的TiO₂光阳极上沉积的表面改性材料的粒径为3～10nm。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中，采用连续离子层吸附反应法在量子点吸附的TiO₂光阳极上沉积表面改性材料的过程中，表面改性材料的阳离子及阴离子在溶液中的离子浓度均为0.02～0.5mol/L。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，TiO₂光阳极的制备过程是将TiO₂料浆旋涂在导电基底上，所述TiO₂料浆的溶剂为无水乙醇或者松油醇，TiO₂料浆的固液质量比＝1:2～4；所述导电基底为导电玻璃。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述旋涂过程的转速控制在2000～4000rpm，旋转时间控制在30～60s。

7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中，CH₃NH₃PbX₃膜的制备过程是将CH₃NH₃PbX₃溶液旋涂在表面改性量子点吸附的TiO₂光阳极上并热处理得到；所述CH₃NH₃PbX₃溶液是将质量百分比为60～80％的二甲基甲酰胺、10～40％的CH₃NH₃X和5～10％的PbX₂混合，在60～80℃下搅拌12～18h得到，其中，X＝Cl、I或Br；所述对电极为铂电极。

8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述旋涂过程的旋转速度为2500～4000rpm，旋转时间30～60s；所述CH₃NH₃PbX₃膜为甲胺铅碘膜。

9.如权利要求1～8任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中，空穴传输层是将空穴传输材料溶液滴加在所述CH₃NH₃PbX₃膜的表面经干燥得到，所述空穴传输材料溶液的组成为：质量百分数为99％～99.5％的氯苯、0.1～0.5％的聚3-己基噻吩或2,2,7,7-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9-螺二芴、0.1～0.4％的二(三氟甲磺酰)亚胺锂、0.02～0.1％的4-叔丁基吡啶。

10.一种量子点钙钛矿共敏化太阳能电池，其特征在于，由权利要求1～9任一项所述的制备方法获得。