CN113130756A - 复合材料及其制备方法、薄膜和光伏器件 - Google Patents
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Abstract
本发明属于显示技术领域，尤其涉及一种复合材料及其制备方法、薄膜和光伏器件。本发明提供的制备方法，包括：将AgInS2量子点和二氧化钛纳米颗粒在非配位溶剂中进行混合，获得混合液；AgInS2量子点和二氧化钛纳米颗粒的重量比为(5‑15):100；去除混合液中的溶剂，获得复合材料。当将该复合材料应用于制备量子点太阳能电池的电子传输层时，可有效降低电子传输层的粗糙度，改善电子传输层与光吸收层间的界面接触，从而提高电子传输层的电子传输效率，并能够保证量子点太阳能电池的光吸收层的光吸收率不受到影响，使得由此形成的量子点太阳能电池具有良好的光电性能。
Description
技术领域
本发明属于显示技术领域，尤其涉及一种复合材料及其制备方法、薄膜和光伏器件。
背景技术
由于具有激发光谱宽、发射光谱窄、发光波长可调以及发光效率高等光学特点，量子点被认为是极具潜力的新型光电材料。研究发现，基于金属卤化物钙钛矿量子点的太阳能电池的光转化效率可高达20％，该高光转化效率是其它材料无法媲美的，这引起了本领域技术人员的广泛关注。
量子点太阳能电池的基本结构主要包括FTO电极、电子传输层、光吸收层和金属电极，作为电子传输层成分最常使用的材料，二氧化钛纳米颗粒具有无毒环保、透明度高、光稳定性好等特点。然而，尽管如此，二氧化钛薄膜作为量子点太阳能电池的电子传输层仍存在多方面的缺点，例如薄膜平滑度不足、电导率差、电子迁移率低等，不利于光吸收层的光生电子的转移输出，限制了光伏器件的光电性能的进一步提升。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种复合材料的制备方法，旨在一定程度解决现有二氧化钛薄膜所存在的薄膜平滑度不足的问题。
本发明的另一目的在于提供一种由上述制备方法制得的复合材料，又一目的在于提供一种薄膜和光伏器件。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一方面，本发明提供了一种复合材料的制备方法，包括以下步骤：
将AgInS2量子点和二氧化钛纳米颗粒在非配位溶剂中进行混合，获得混合液；其中，所述AgInS2量子点和所述二氧化钛纳米颗粒的重量比为(5-15):100；
去除所述混合液中的溶剂，获得所述复合材料。
本发明提供的复合材料的制备方法，通过将具有特定重量比例的AgInS2量子点和二氧化钛纳米颗粒在非配位溶剂中进行混合，然后去除溶剂即可获得，方法简单，操作简便，易于控制，适用于规模化量产。通过上述方法制得的复合材料为掺杂有AgInS2量子点的二氧化钛纳米颗粒，且AgInS2量子点和二氧化钛纳米颗粒的重量比为(5-15):100，AgInS2量子点的粒径小于纳米二氧化钛纳米颗粒，当将其应用于制备量子点太阳能电池的电子传输层时，可有效降低电子传输层的粗糙度，改善电子传输层与光吸收层间的界面接触，从而提高电子传输层的电子传输效率，并能够保证量子点太阳能电池的光吸收层的光吸收率不受到影响，使得由此形成的量子点太阳能电池具有良好的光电性能。
另一方面，本发明还提供了一种复合材料，包括：AgInS2量子点和二氧化钛纳米颗粒，所述AgInS2量子点和所述二氧化钛纳米颗粒的重量比为(5-15):100。
本发明所提供的复合材料，为按照AgInS2量子点和二氧化钛纳米颗粒的重量比为(5-15):100的比例掺杂有AgInS2量子点的二氧化钛纳米颗粒，AgInS2量子点的粒径小于纳米二氧化钛纳米颗粒，当将其应用于制备量子点太阳能电池的电子传输层时，可有效降低电子传输层的粗糙度，改善电子传输层与光吸收层间的界面接触，从而提高电子传输层的电子传输效率，并能够保证量子点太阳能电池的光吸收层的光吸收率不受到影响，使得由此形成的量子点太阳能电池具有良好的光电性能。
又一方面，本发明还提供了一种薄膜，所述薄膜的材料包括：AgInS2量子点和二氧化钛纳米颗粒，所述AgInS2量子点和所述二氧化钛纳米颗粒的重量比为(5-15):100。
本发明提供的薄膜，其材料为上述掺杂有AgInS2量子点的二氧化钛纳米颗粒，当其应用于量子点太阳能电池的电子传输层时，可有效降低电子传输层的粗糙度，改善电子传输层与光吸收层间的界面接触，从而提高电子传输层的电子传输效率，并能够保证量子点太阳能电池的光吸收层的光吸收率不受到影响，使得由此形成的量子点太阳能电池具有良好的光电性能。
再一方面，本发明提供的一种光伏器件，包括相对设置的阴极和阳极，设置在所述阴极和所述阳极之间的光吸收层，设置在所述阴极和所述光吸收层之间的电子传输层，所述电子传输层的材料包括：AgInS2量子点和二氧化钛纳米颗粒，所述AgInS2量子点和所述二氧化钛纳米颗粒的重量比为(5-15):100。
本发明提供的光伏器件，其电子传输层的材料为上述掺杂有AgInS2量子点的二氧化钛纳米颗粒，降低了电子传输层的粗糙度，改善电子传输层与光吸收层间的界面接触，从而提高电子传输层的电子传输效率，并能够保证光伏器件的光吸收层的光吸收率不受到影响，使得由此形成的光伏器件具有良好的光电性能。
附图说明
图1为本发明实施例的一种复合材料的制备方法的流程图；
图2为本发明实施例的一种光伏器件的结构简图。
附图标记：阴极-1、电子传输层-2、光吸收层-3、空穴传输层-4和金属阳极-5。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种复合材料的制备方法，如图1所示，包括以下步骤：
S01、将AgInS2量子点和二氧化钛纳米颗粒在非配位溶剂中进行混合，获得混合液；其中，所述AgInS2量子点和所述二氧化钛纳米颗粒的重量比为(5-15):100；
S02、去除所述混合液中的溶剂，获得所述复合材料。
本发明实施例提供的复合材料的制备方法，通过将具有特定重量比例的AgInS2量子点和二氧化钛纳米颗粒在非配位溶剂中进行混合，然后去除溶剂即可获得，方法简单，操作简便，易于控制，适用于规模化量产。通过上述方法制得的复合材料为掺杂有AgInS2量子点的二氧化钛纳米颗粒，且AgInS2量子点和二氧化钛纳米颗粒的重量比为(5-15):100，AgInS2量子点的粒径小于纳米二氧化钛纳米颗粒，当将其应用于制备量子点太阳能电池的电子传输层时，可有效降低电子传输层的粗糙度，改善电子传输层与光吸收层间的界面接触，从而提高电子传输层的电子传输效率，并能够保证量子点太阳能电池的光吸收层的光吸收率不受到影响，使得由此形成的量子点太阳能电池具有良好的光电性能。
具体地，步骤S01中，将AgInS2量子点和二氧化钛纳米颗粒在非配位溶剂中进行混合，以获得AgInS2量子点和二氧化钛纳米颗粒充分混合均匀的混合液。
在本申请说明书中，“非配位溶剂”指的是不含有能与金属原子配位的孤电子的一类有机溶剂，包括但不限于烷烃、烯烃、醚和芳香族化合物等。在一些实施例中，所述非配位溶剂选自甲苯、苯、二甲苯、四氢呋喃、二氯乙烷、二氯甲烷、正己烷、环己烷、氯仿、四氯化碳、正辛烷和乙醇中的至少一种，该类非配位有机溶剂能够作为良好的分散介质，且不影响溶质本身的性能，同时，也不影响反应的进行。在一些实施例中，所述非配位溶剂为乙醇。
将AgInS2量子点和二氧化钛纳米颗粒的重量比调节为(5-15):100，可确保后续制得的光伏器件的电子传输层的电子传输效率得到提高的情况下，保证光伏器件的光吸收层的光吸收率不受到影响，使得由此形成的量子点太阳能电池具有良好的光电性能，当AgInS2量子点的占比过多，电子传输层的光吸收增加，不利于光吸收层对光的吸收；当AgInS2量子点的占比过少，对电子传输层的电子传输效率的提升程度不显著。
作为一种实施方式，所述混合液中，所述二氧化钛纳米颗粒的浓度为15-50mg/mL，所述AgInS2量子点的浓度为15-50mg/mL，在提高生产效率的同时，避免了当材料浓度过高时导致的颗粒团聚，以及有效控制了薄膜厚度在合适范围，从而可避免光伏器件内部出现电子-空穴不平衡，进而导致器件性能变差。
作为一种实施方式，所述二氧化钛纳米颗粒的粒径为15-50nm，且所述AgInS2量子点的粒径为2-10nm。AgInS2量子点的粒径小于纳米二氧化钛颗粒，因此，AgInS2量子点可以充分地填充由二氧化钛排列、堆积产生的缝隙，并改善纳米二氧化钛薄膜的粗糙度。
作为一种实施方式，将AgInS2量子点和二氧化钛纳米颗粒在非配位溶剂中进行混合的步骤包括：
S011、将AgInS2量子点分散在第一溶剂中，制备AgInS2量子点溶液；
S012、将二氧化钛纳米颗粒分散在第二溶剂中，制备二氧化钛纳米颗粒溶液；
S013、将所述AgInS2量子点溶液和所述二氧化钛纳米颗粒溶液进行混合；
其中，所述第一溶剂与所述第二溶剂相同或不相同，且所述第一溶剂和所述第二溶剂为非配位溶剂。
通过分别制备AgInS2量子点溶液和二氧化钛纳米颗粒溶液，再将AgInS2量子点溶液和二氧化钛纳米颗粒溶液进行混合，优选在室温下进行搅拌，以促进AgInS2量子点和二氧化钛纳米颗粒之间充分混合均匀。
步骤S011中，将AgInS2量子点分散在第一溶剂中的步骤可参考本领域的常规操作，如一些实施例中，将AgInS2量子点加入第一溶剂中，进行机械搅拌，获得均一的AgInS2量子点溶液。其中，所述第一溶剂为非配位溶剂。
在一些实施例中，所述AgInS2量子点的制备方法包括以下步骤：
S0111、提供溶解有银盐和铟盐的第一溶液以及溶解有硫前驱体的第二溶液；在搅拌状态下，将所述第一溶液加入所述第二溶液中或者将所述第二溶液加入所述第一溶液中，进行反应，获得AgInS2量子点前驱体；
S0112、在惰性气体气氛下，将所述AgInS2量子点前驱体进行煅烧处理，粉碎，获得AgInS2粉末；
S0113、将所述AgInS2粉末和巯基配体在非配位溶剂中进行混合，离心处理，得到所述AgInS2量子点。
通过上述技术方案制得的AgInS2量子点粒径分布均匀，利于提高AgInS2量子点的均一性，且由此制得的AgInS2量子点的表面修饰有巯基配体，可在溶液中稳定分散，利于提高材料的稳定性。
步骤S0111中，在搅拌状态下，将所述第一溶液加入所述第二溶液中或者将所述第二溶液加入所述第一溶液中，以获得硫前驱体过量的反应体系，确保得到材料组分、结构相对均一的产物。
所述第一溶液中溶解有银盐和铟盐，所述银盐可选为常用的可溶性银盐，例如硝酸银、氟化银等，所述铟盐可选为常用的可溶性铟盐，例如硝酸铟、硫酸铟、氯化铟、乙酸铟等。在一些实施例中，所述第一溶液的制备包括：将银盐和铟盐溶解在去离子水中。在进一步实施例中，所述银盐的浓度为0.1-1mol/L，所述银盐的银原子与所述铟盐的铟原子的摩尔比为1:(0.7-0.9)，以确保银盐处于过量状态，确保后续反应体系中的毒性较大的铟离子完全参与反应，减少危害，并通过调整银盐的浓度为0.1-1mol/L，以提升生产效率。
所述第二溶液中溶解有硫前驱体，所述硫前驱体用于提供硫原子，在一些实施例中，所述硫前驱体选自二乙基二硫代氨基甲酸盐和/或二甲基二硫代氨基甲酸盐，例如二乙基二硫代氨基甲酸钠、二甲基二硫代氨基甲酸钠、二乙基二硫代氨基甲酸钾、二甲基二硫代氨基甲酸钾等。在一些实施例中，所述第一溶液的制备包括：将硫前驱体溶解在去离子水中。在进一步实施例中，所述硫前驱体的硫原子的浓度为0.1-1mol/L。
进一步地，将所述第一溶液加入所述第二溶液的步骤中，所述银盐的银原子与所述硫前驱体的硫原子的摩尔比为1:(3.5-5.0)，所述银盐的银原子与所述铟盐的铟原子的摩尔比为1:(0.7-0.9)，使得合成得到的AgInS2量子点前驱体为高纯度的AgIn(S2CN(C2H5)2)4，并确保反应体系中的铟原子能够反应完全，避免含铟废液危害环境。
进行反应的步骤在室温下进行即可，在一些实施例中，反应的时间为10-30min，确保原料间充分反应，且提高生产效率，降低生产成本。
反应结束后，得到亮绿色浑浊液，经过简单过滤、清洗、烘干，即可得到所述AgInS2量子点前驱体。其中，所述过滤采用常规的减压抽滤的方法，所述清洗采用去离子水浸泡约5min后减压抽滤的方法，所述烘干的温度为60℃-100℃，以避免AgInS2量子点前驱体提前分解形成副产物，影响目标产物合成。
步骤S0112中，在惰性气体气氛下，将所述AgInS2量子点前驱体进行煅烧处理，粉碎，获得AgInS2粉末。
将所述AgInS2量子点前驱体在惰性气体气氛下进行煅烧处理，可避免空气对目标产物的合成存在影响。所述惰性气体气氛包括但不限于氮气、氦气、氩气等，在一些实施例中，所述惰性气体气氛为氩气气氛。
在一些实施例中，将所述AgInS2量子点前驱体进行煅烧处理的步骤中，将所述AgInS2量子点前驱体在180℃-250℃下煅烧30-60min，以高效率、低成本地合成高纯度的目标产物。
所述粉碎可采用本领域的常规粉碎方法，使得AgInS2粉末的粒径控制在200-350目即可。在一些实施例中，将煅烧产物如采用研磨的方法研磨至AgInS2粉末的粒径为200-350目。
步骤S0113中，将所述AgInS2粉末和巯基配体在非配位溶剂中进行混合，离心处理，得到所述AgInS2量子点。
将所述AgInS2粉末和巯基配体在非配位溶剂中进行混合，所述非配位溶剂作为AgInS2量子点的分散介质，巯基配体作为AgInS2量子点的表面配体。在一些实施例中，所述AgInS2粉末和所述巯基配体的重量比为100:(10-50)，使得后续制得的AgInS2量子点表面修饰有适量的巯基配体，有效抑制材料发生团聚，且利于后续产物提纯。在一些实施例中，所述AgInS2粉末的浓度为5-50mg/mL，促进AgInS2粉末分散在非配位溶剂中，且避免通过后续超声剥离得到的AgInS2量子点发生团聚，提高生产效率。
在一些实施例中，将所述AgInS2粉末和巯基配体在非配位溶剂中进行混合的步骤采用超声混合。在超声的过程中，所述AgInS2粉末发生进一步剥离，得到粒径范围合适的AgInS2量子点，与此同时，巯基配体与AgInS2量子点结合，以解决由于AgInS2量子点表面能高而容易发生团聚的问题，提高了材料的稳定性能。在进一步实施例中，所述超声的时间为2-5小时。在进一步实施例中，所述超声在超声分散机中进行。在进一步实施例中，所述AgInS2量子点的粒径为2-10nm。
所述巯基配体为含有巯基活性基团的表面配体，在一些实施例中，所述巯基配体选自巯基乙胺、巯基丙胺、巯基乙酸、巯基丙酸中的至少一种，这些巯基配体中含有硫原子以及氮原子或氧原子，可与AgInS2量子点中的金属阳离子配位，不容易受外界环境影响而发生脱落，稳定性高。
所述离心处理可参考本领域常规的离心操作，如将混合物转移至离心管中高速离心，收集上清液，然后加入沉淀剂，从而析出AgInS2量子点。
所述沉淀剂应采用极性与AgInS2量子点差异较大的有机溶剂，使得量子点材料析出。一些实施例中，所述沉淀剂为氯仿。在进一步实施例中，所述氯仿与所述上层溶液的体积比为1:(3-8)。在进一步实施例中，在上清液中加入氯仿，并离心处理，取沉淀；最后，将沉淀分散于乙醇中，配置成50mg/mL的硫化铟银量子点材料分散液。
步骤S012中，将二氧化钛纳米颗粒分散在第二溶剂中的步骤可参考本领域的常规操作，如一些实施例中，将二氧化钛纳米颗粒加入第二溶剂中，进行机械搅拌，获得均一的二氧化钛纳米颗粒溶液。其中，所述第二溶剂为非配位溶剂，且所述第二溶剂可与所述第一溶剂相同或不相同。例如，第一溶剂和第二溶剂可分别独立选自甲苯、苯、二甲苯、四氢呋喃、二氯乙烷、二氯甲烷、正己烷、环己烷、氯仿、四氯化碳、正辛烷和乙醇中的至少一种。
步骤S013中，将所述AgInS2量子点溶液和所述二氧化钛纳米颗粒溶液进行混合，并于室温下进行搅拌，使得AgInS2量子点和二氧化钛纳米颗粒在溶液中充分混匀。
具体地，步骤S02中，去除所述混合液中的溶剂，以获得所述复合材料。
作为一种实施方式，去除所述混合液中的溶剂的步骤中，采用加热的方法，使得溶剂完全挥发，且不影响所述复合材料的性能即可。在一些实施例中，将所述混合液在50℃-150℃下进行加热处理，当温度低于50℃时，溶剂分子难以完全去除；当温度高于150℃时，容易破坏材料的光电性能。
基于上述技术方案，本发明实施例还提供了一种复合材料、一种薄膜以及一种光伏器件。
一种复合材料，包括复合的AgInS2量子点和二氧化钛纳米颗粒，所述AgInS2量子点和所述二氧化钛纳米颗粒的重量比为(5-15):100。
本发明实施例所提供的复合材料，为按照AgInS2量子点和二氧化钛纳米颗粒的重量比为(5-15):100的比例掺杂有AgInS2量子点的二氧化钛纳米颗粒，AgInS2量子点的粒径小于纳米二氧化钛纳米颗粒，当将其应用于制备量子点太阳能电池的电子传输层时，可有效降低电子传输层的粗糙度，改善电子传输层与光吸收层间的界面接触，从而提高电子传输层的电子传输效率，并能够保证量子点太阳能电池的光吸收层的光吸收率不受到影响，使得由此形成的量子点太阳能电池具有良好的光电性能。
作为一种实施方式，所述二氧化钛纳米颗粒的粒径为15-50nm，且所述AgInS2量子点的粒径为2-10nm。通过复配在上述粒径范围内的二氧化钛纳米颗粒和AgInS2量子点，可最大限度地提高电子传输层的表面平整度，使得由此制得的电子传输层具有优异的电子传输效率。
具体地，所述复合材料为AgInS2量子点和二氧化钛纳米颗粒的混合物，且所述AgInS2量子点和所述二氧化钛纳米颗粒的重量比为(5-15):100。
所述AgInS2量子点为Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族元素组成的纳米半导体材料，能隙宽度范围为1.8-2.2eV，在可见光波段具有良好的光电效应。将AgInS2量子点和二氧化钛纳米颗粒按照AgInS2量子点和二氧化钛纳米颗粒的重量比为(5-15):100的比例进行混合，一方面，由于AgInS2量子点的尺寸为10纳米以下，其粒径显著小于纳米二氧化钛纳米颗粒，将AgInS2量子点掺杂在二氧化钛纳米颗粒中可有效改善二氧化钛纳米颗粒薄膜的粗糙度，从而提高电子传输层的电子传输效率；另一方面，按照AgInS2量子点和二氧化钛纳米颗粒的重量比为(5-15):100的比例在二氧化钛纳米颗粒掺杂AgInS2量子点，可确保后续制得的光伏器件的电子传输层的电子传输效率得到提高的情况下，保证光伏器件的光吸收层的光吸收率不受到影响，使得由此形成的量子点太阳能电池具有良好的光电性能，当AgInS2量子点的占比过多，电子传输层的光吸收增加，不利于光吸收层对光的吸收；当AgInS2量子点的占比过少，对电子传输层的电子传输效率的提升程度不显著。
作为一种实施方式，所述AgInS2量子点的表面修饰有巯基配体，以抑制AgInS2量子点之间的团聚，提高复合材料的稳定性。在一些实施例中，所述巯基配体选自巯基乙胺、巯基丙胺、巯基乙酸、巯基丙酸中的至少一种，这些巯基配体中含有硫原子以及氮原子或氧原子，可与AgInS2量子点中的金属阳离子配位，不容易受外界环境影响而发生脱落，稳定性高。在一些实施例中，所述AgInS2量子点的粒径为2-10nm。
本发明实施例对所述二氧化钛纳米颗粒不作特殊限制，其可选为市售二氧化钛纳米颗粒商品，或采用本领域常规技术手段制得的二氧化钛纳米颗粒。在一些实施例中，所述二氧化钛纳米颗粒的粒径为15-50nm。
相应地，一种薄膜，所述薄膜的材料包括：复合材料；
所述复合材料包括复合的AgInS2量子点和二氧化钛纳米颗粒，所述AgInS2量子点和所述二氧化钛纳米颗粒的重量比为(5-15):100。
本发明实施例提供的薄膜，其材料为上述掺杂有AgInS2量子点的二氧化钛纳米颗粒，当其应用于量子点太阳能电池的电子传输层时，可有效降低电子传输层的粗糙度，改善电子传输层与光吸收层间的界面接触，从而提高电子传输层的电子传输效率，并能够保证量子点太阳能电池的光吸收层的光吸收率不受到影响，使得由此形成的量子点太阳能电池具有良好的光电性能。
制备时，按照AgInS2量子点和二氧化钛纳米颗粒的重量比为(5-15):100的比例将AgInS2量子点和二氧化钛纳米颗粒在非配位溶剂中进行混合，制得浆料；然后，采用磁控溅射法、化学气相沉积法、蒸镀法、旋涂法或喷墨打印法等方法在基板上沉积形成薄膜层，然后进行加热处理，获得薄膜。在一些实施例中，采用旋涂法将所述浆料在基板上旋涂成膜，控制旋涂速度为1000-5000rpm以调节膜层厚度，例如为20-60nm，然后在50℃-150℃下进行加热10-60min。
相应地，一种光伏器件，包括相对设置的阴极和阳极，设置在所述阴极和所述阳极之间的光吸收层，设置在所述阴极和所述光吸收层之间的电子传输层，所述电子传输层的材料包括：复合材料；
所述复合材料包括复合的AgInS2量子点和二氧化钛纳米颗粒，所述AgInS2量子点和所述二氧化钛纳米颗粒的重量比为(5-15):100。
本发明实施例提供的光伏器件，其电子传输层的材料为上述掺杂有AgInS2量子点的二氧化钛纳米颗粒，降低了电子传输层的粗糙度，改善电子传输层与光吸收层间的界面接触，从而提高电子传输层的电子传输效率，并能够保证光伏器件的光吸收层的光吸收率不受到影响，使得由此形成的光伏器件具有良好的光电性能。
作为一种实施方式，所述电子传输层的材料为复合材料，所述复合材料为复合的AgInS2量子点和二氧化钛纳米颗粒，所述AgInS2量子点和所述二氧化钛纳米颗粒的重量比为(5-15):100。
作为一种实施方式，所述光伏器件为量子点太阳能电池。所述量子点太阳能电池的结构可参考本领域的常规技术，在一些实施例中，如图2所示，所述量子点太阳能电池包括：依次层叠设置的阴极、电子传输层、光吸收层、空穴传输层和金属阳极。
阴极、光吸收层、空穴传输层和金属阳极可参考常规的量子点太阳能电池，也可分别选择为特定的材料。
在一些实施例中，所述阴极的材料选自铟掺杂氧化锡(ITO)、氟掺杂氧化锡(FTO)、锡掺杂氧化锌(ZTO)中的至少一种。
在一些实施例中，所述光吸收层的材料选自Ⅱ-Ⅵ族量子点、Ⅲ-Ⅴ族量子点和有机-无机杂化钙钛矿量子点中的至少一种，包括但不限于单组份量子点、核壳结构量子点和合金结构量子点等。在进一步实施例中，所述光吸收层的量子点材料的粒径范围为2-10nm，具有明显的量子小于，且具有良好的成膜性能，利于提升光吸收层和电子传输层的界面接触性能。
在一些实施例中，所述空穴传输层的材料选自P3HT、TFB、PVK、poly-TPD、TCTA、CBP中的至少一种。
在一些实施例中，所述金属阳极的材料选自铝、镁、钙、银中的至少一种。在进一步的实施例中，所述金属阳极的厚度为20-200nm。
制备时，采用磁控溅射法、化学气相沉积法、蒸镀法、旋涂法、喷墨打印法等依次在玻璃衬底上沉积阴极、电子传输层、光吸收层、空穴传输层和金属阳极。
在一些实施例中，所述量子点太阳能电池的制备方法包括以下步骤：
1)按照AgInS2量子点和二氧化钛纳米颗粒的重量比为(5-15):100的比例将AgInS2量子点和二氧化钛纳米颗粒在非配位溶剂中进行混合，制得浆料；提供基板，所述基板包括阴极以及玻璃基板，采用旋涂法将所述浆料在阴极上以1000-5000rpm的速度旋涂成膜，在50℃-150℃下进行加热10-60min，形成电子传输层；
2)将浓度为10-50mg/mL的量子点溶液以1000-5000rpm的速度在电子传输层上旋涂成膜，在80℃-150℃下进行加热10-60min，形成光吸收层；
在电子传输层上沉积CdSe/ZnS核壳绿色量子点发光层；
3)将P3HT溶解于二氯苯溶剂中，配置成一定浓度的P3HT溶液；在光吸收层上旋涂P3HT溶液，在50℃-150℃下加热10-60min，形成空穴传输层；
4)采用真空热蒸镀的方式，在空穴传输层上沉积金属阳极，其中，电子束轰击的电流范围为100-250A，制得的金属阳极的厚度为20-200nm。
为使本发明上述实施细节和操作能清楚地被本领域技术人员理解，以及本发明实施例一种复合材料及其制备方法、薄膜和光伏器件的进步性能显著地体现，以下通过实施例对本发明的实施进行举例说明。
实施例1
本实施例提供了一种量子点太阳能电池，其制备方法具体包括以下步骤：
(1)制备AgInS2量子点溶液
将5mmol硝酸银、4mmol氯化铟依次加入30ml去离子水中，搅拌并溶解，得到第一溶液；
将20mmol二乙基二硫代氨基甲酸钠加入100ml去离子水中，搅拌并溶解，得到第二溶液。
将第一溶液加入快速搅拌的第二溶液中，并在室温下持续搅拌反应30min，反应结束后，得到亮绿色浑浊液，经过简单过滤、清洗、80℃烘干，得到干燥的AgInS2前驱体。
将AgInS2前驱体转移至管式马弗炉中，在氩气气氛保护下，加热升温至200℃，并恒温煅烧60min，待炉体冷却至室温后，将产物移出马弗炉，研磨成300目粒径的粉末，得到AgInS2粉末。
称取200mg AgInS2粉末、50mg巯基乙胺分别加入30ml乙醇中，搅拌均匀，并转移转移至超声分散机中，超声处理3h。然后，将超声处理液转移至50ml离心管中，8000rpm转速离心10min，并保留离心管中上层液体。然后，往上层液中加入氯仿，使上层液中的AgInS2量子点材料析出，1000rpm离心10min，收集沉淀。最后，将沉淀分散于乙醇中，配置成50mg/ml的AgInS2量子点溶液。
(2)制备混合液
提供5ml浓度为20mg/ml的二氧化钛纳米颗粒乙醇溶液，其中，二氧化钛纳米颗粒粒径为15nm；
用移液枪量取0.2ml上述步骤制得的AgInS2量子点溶液，加入二氧化钛纳米颗粒乙醇溶液中，混合均匀，即得到二氧化钛纳米颗粒-硫化铟银量子点混合液。
(3)制备量子点太阳能电池
1)取0.2ml上述制备的混合液，滴加至ITO玻璃基板上，在3000rpm转速下旋涂30s，并将旋涂完成后的片子加热至60℃，热处理30min，除去残存的溶剂，形成电子传输层。
2)取0.2ml浓度为30mg/ml的CdSe/CdS量子点正辛烷溶液，滴加至电子传输层的上方，在3000rpm转速下旋涂40s，旋涂完成后加热至80℃，热处理30min，除去残存的溶剂，制备光吸收层；
3)取0.2ml浓度为10mg/ml的P3HT二氯苯溶液，滴加至光吸收层上方，在3000rpm转速下旋涂30s，旋涂完成后加热至80℃，热处理30min，除去残存的溶剂，制备空穴传输层。
4)于蒸镀机中，通过电流为100A的电子束轰击银单质，使银单质蒸发成原子蒸汽，在空穴传输层上方形成100nm厚的银电极，封装，制得量子点太阳能电池。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于：制备AgInS2量子点溶液的步骤中，巯基乙胺替换为巯基乙酸；其他地方与实施例1基本相同，此处不再一一赘述。
实施例3
本实施例与实施例1的区别在于：制备量子点太阳能电池的步骤中，制备光吸收层时，CdSe/CdS量子点正辛烷溶液替换为CsPbBr3量子点正辛烷溶液；其他地方与实施例1基本相同，此处不再一一赘述。
实施例4
本实施例与实施例1的区别在于：制备量子点太阳能电池的步骤中，制备空穴传输层时，P3HT二氯苯溶液替换为TFB二氯苯溶液；其他地方与实施例1基本相同，此处不再一一赘述。
实施例5
本实施例与实施例1的区别在于：制备量子点太阳能电池的步骤中，制备金属阳电极时，银单质替换为铝单质；其他地方与实施例1基本相同，此处不再一一赘述。
对比例
本对比例与实施例1的区别在于：制备量子点太阳能电池的步骤中，取0.2ml、浓度为20mg/ml的二氧化钛纳米颗粒乙醇溶液，滴加至ITO玻璃基板上，在3000rpm转速下旋涂30s，并将旋涂完成后的片子加热至60℃，热处理30min，除去残存的溶剂，形成电子传输层；
其他地方与实施例1的基本相同，此处不再一一赘述。
取实施例1和对比例1制得的量子点太阳能电池，分别测试其能量转换效率，测得实施例1的量子点太阳能电池的能量转换效率为5.0％，对比例1的量子点太阳能电池的能量转换效率为3.9％。与对比例1进行对比，实施例1的能力转换效率提升幅度达到28％，说明本发明实施例提供的技术方案能从整体上改善量子点太阳能电池的光电性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将AgInS2量子点和二氧化钛纳米颗粒在非配位溶剂中进行混合，获得混合液；其中，所述AgInS2量子点和所述二氧化钛纳米颗粒的重量比为(5-15):100；
去除所述混合液中的溶剂，获得所述复合材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合液中，所述二氧化钛纳米颗粒的浓度为15-50mg/mL，所述AgInS2量子点的浓度为15-50mg/mL；和/或
所述二氧化钛纳米颗粒的粒径为15-50nm，且所述AgInS2量子点的粒径为2-10nm。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，将AgInS2量子点和二氧化钛纳米颗粒在非配位溶剂中进行混合的步骤包括：
将AgInS2量子点分散在第一溶剂中，制备AgInS2量子点溶液；
将二氧化钛纳米颗粒分散在第二溶剂中，制备二氧化钛纳米颗粒溶液；
将所述AgInS2量子点溶液和所述二氧化钛纳米颗粒溶液进行混合；
其中，所述第一溶剂与所述第二溶剂相同或不相同，且所述第一溶剂和所述第二溶剂为非配位溶剂。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述AgInS2量子点的制备方法包括以下步骤：
提供溶解有银盐和铟盐的第一溶液以及溶解有硫前驱体的第二溶液；在搅拌状态下，将所述第一溶液加入所述第二溶液中或者将所述第二溶液加入所述第一溶液中，进行反应，获得AgInS2量子点前驱体；
在惰性气体气氛下，将所述AgInS2量子点前驱体进行煅烧处理，粉碎，获得AgInS2粉末；
将所述AgInS2粉末和巯基配体在非配位溶剂中进行混合，离心处理，得到所述AgInS2量子点。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述硫前驱体选自二乙基二硫代氨基甲酸盐和/或二甲基二硫代氨基甲酸盐；和/或
将所述第一溶液加入所述第二溶液的步骤中，所述银盐的银原子与所述硫前驱体的硫原子的摩尔比为1:(3.5-5.0)，所述银盐的银原子与所述铟盐的铟原子的摩尔比为1:(0.7-0.9)。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，将所述AgInS2量子点前驱体进行煅烧处理的步骤中，将所述AgInS2量子点前驱体在180℃-250℃下煅烧30-60min；和/或将所述AgInS2粉末和巯基配体在非配位溶剂中进行混合的步骤中，所述AgInS2粉末和所述巯基配体的重量比为100:(10-50)。
7.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述非配位溶剂选自甲苯、苯、二甲苯、四氢呋喃、二氯乙烷、二氯甲烷、正己烷、环己烷、氯仿、四氯化碳、正辛烷和乙醇中的至少一种。
8.一种复合材料，其特征在于，包括复合的AgInS2量子点和二氧化钛纳米颗粒，所述AgInS2量子点和所述二氧化钛纳米颗粒的重量比为(5-15):100。
9.根据权利要求8所述的复合材料，其特征在于，所述二氧化钛纳米颗粒的粒径为15-50nm，且所述AgInS2量子点的粒径为2-10nm；和/或
所述AgInS2量子点的表面修饰有巯基配体。
10.一种薄膜，其特征在于，所述薄膜的材料包括：复合材料；
所述复合材料包括复合的AgInS2量子点和二氧化钛纳米颗粒，所述AgInS2量子点和所述二氧化钛纳米颗粒的重量比为(5-15):100。
11.一种光伏器件，包括相对设置的阴极和阳极，设置在所述阴极和所述阳极之间的光吸收层，设置在所述阴极和所述光吸收层之间的电子传输层，其特征在于，所述电子传输层的材料包括：复合材料；
所述复合材料包括复合的AgInS2量子点和二氧化钛纳米颗粒，所述AgInS2量子点和所述二氧化钛纳米颗粒的重量比为(5-15):100。
12.根据权利要求11所述的光伏器件，其特征在于，所述电子传输层的材料为复合材料，所述复合材料为复合的AgInS2量子点和二氧化钛纳米颗粒，所述AgInS2量子点和所述二氧化钛纳米颗粒的重量比为(5-15):100。
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