在基底7上磁控溅射150nm厚的透明导电电极6。
[0058]3)在步骤2)所得的带有透明导电电极的基底制备氧化锌量子点层5，硫化铅(包括PbS-TBAI层4和PbS-EDT层3)，碳纳米材料层2三种活性层；
[0059]具体步骤包括:将粒径为5nm的氧化锌量子点溶于氯苯中获得50mg/ml浓度的溶液，100rpm旋涂60s后将基片退火100°C10min，获得厚度为50nm的氧化锌量子点层5;
[0060]后在其上将粒径为5nm的硫化铅量子点溶于辛烷中获得50mg/ml浓度的溶液，2500rpm旋涂60s后分别在10mg/ml的TBAI甲醇溶液和甲醇溶液中放置lmin，旋涂10层，获得厚度为230nm的PbS-TBAI层4 ；
[0061 ]后在其上将粒径为5nm的硫化铅量子点溶于辛烷中获得50mg/ml浓度的溶液，2500rpm旋涂60s后分别在10mg/ml的EDT乙腈溶液和乙腈溶液中放置lmin，旋涂2层，获得厚度为 50nm 的 PbS-EDT层 3;
[0062]再将粒径为4nm的石墨烯粉末溶于氯苯中获得lmg/ml浓度的溶液不断加热超声一周，在PbS-EDT层3上100rpm旋涂60s，得到由石墨稀粉末构成的阴极缓冲层2，厚度为2nm ；
[0063]4)在步骤3)所得活性层上真空蒸镀金极层I，厚度为120nm，得到本发明提供的硫化铅量子点太阳能电池；
[0064]该太阳能电池由下至上依次包括:
[0065]基底、透明导电电极层、氧化锌量子点层、PbS-TBAI层、PbS-EDT层、所述阴极缓冲层和金电极层。
[0066]其中，基底为玻璃基底；
[0067]透明导电电极层的厚度为150nm;
[0068]氧化锌量子点层的厚度为50nm;
[0069]PbS-TBAI 层的厚度为 230nm;
[0070]PbS-EDT 层的厚度为 50nm;
[007? ]由粒径为4nm的石墨稀粉末构成的阴极缓冲层的厚度为2nm;
[0072]金电极层的厚度为120nmo
[0073]图2所示为该硫化铅量子点太阳能电池的截面扫描电镜图。
[0074]图3为有无碳纳米材料作为阴极缓冲层的硫化铅量子点太阳能电池的1-V曲线图对比图。由图可知，碳纳米材料作为一种阴极缓冲层应用于硫化铅量子点太阳能电池后，器件的性能得到了明显提高。
[0075]图4为有无碳纳米材料作为阴极缓冲层的硫化铅量子点太阳能电池的外量子效率曲线对比图。由图可知，碳纳米材料作为一种阴极缓冲层应用于硫化铅量子点太阳能电池后，器件的外量子效率得到了明显提高。
[0076]图5a为所用氧化锌量子点的透射电镜图。
[0077]图5b为所用氧化锌量子点的吸收光谱图。
[0078]图5c为所用氧化锌量子点的X射线衍射图。
[0079]图5d为所用硫化铅量子点的透射电镜图。
[0080]图5e为所用硫化铅量子点的吸收光谱图。
[0081 ]图5f为所用硫化铅量子点的X射线衍射图。
[0082]图5g为所用碳纳米材料的透射电镜图。
[0083]图5h为所用碳纳米材料的吸收光谱图。
[0084]图5i为所用碳纳米材料的光电子能谱图。
[0085]图6a为无碳纳米材料的硫化铅薄膜表面的原子力显微镜图。
[0086]图6b为有碳纳米材料的硫化铅薄膜表面的原子力显微镜图
[0087]图6c为无碳纳米材料的硫化铅薄膜表面的接触角测试图。
[0088]图6d为有碳纳米材料的硫化铅薄膜表面的接触角测试图。
[0089]图6e为不同薄膜的吸收光谱图。由图可知，碳纳米材料作为一种空穴传输应用于硫化铅量子点太阳能电池后，由于其特别薄吸收特别弱，它并没有增加活性层的吸收，因此其性能的增加不是因为光吸收的增加。
[0090]图6f为不同薄膜的紫外光电子能谱图。由图可知，碳纳米材料作为一种空穴传输应用于硫化铅量子点太阳能电池后，其表面能级发生变化，能有效减少界面处的缺陷态密度。
[0091]图7为有无碳纳米材料作为阴极缓冲层的硫化铅量子点太阳能电池的阻抗谱曲线图对比图。由图可知，碳纳米材料作为一种阴极缓冲层应用于硫化铅量子点太阳能电池后，器件里激子的寿命得到了明显提高，能有效减少载流子的复合。
[0092]图8为有无碳纳米材料作为阴极缓冲层的硫化铅量子点太阳能电池的稳定性对比图。由图可知，碳纳米材料作为一种阴极缓冲层应用于硫化铅量子点太阳能电池后，没有降低器件的稳定性。
【主权项】
1.以碳纳米材料作为阴极缓冲层的太阳能电池。2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于:所述太阳能电池为硫化铅量子点太阳能电池； 所述碳纳米材料选自碳纳米管、石墨稀和石墨炔的至少一种； 其中，所述石墨稀的粒径为1-1Onm; 所述碳纳米管具体选自单壁碳纳米管和多壁碳纳米管中的至少一种； 所述碳纳米管的长径比为1-100: I。3.根据权利要求1或2所述的太阳能电池，其特征在于:所述太阳能电池由下至上依次包括: 基底、透明导电电极层、氧化锌量子点层、PbS-TBAI层、PbS-EDT层、所述阴极缓冲层和金电极层。4.根据权利要求2-4中任一所述的太阳能电池，其特征在于:所述基底为刚性基底或柔性基底； 其中，所述刚性基底具体为玻璃； 所述柔性基底具体为聚酯薄膜。5.根据权利要求2-4中任一所述的太阳能电池，其特征在于:所述透明导电电极层的厚度为 50_400nm; 所述氧化锌量子点层的厚度为20-100nm; 所述PbS-TBAI层的厚度为200-300nm; 所述PbS-EDT层的厚度为40-60nm; 所述阴极缓冲层的厚度为0.2nm-2nm ； 所述金电极层的厚度为80-200nm。6.—种制备权利要求1-5任一所述太阳能电池的方法，包括如下步骤: 1)在所述基底上制备一层透明导电电极层； 2)在所述透明导电电极上依次制备所述氧化锌量子点层、PbS-TBAI层、PbS-EDT层和阴极缓冲层； 3)在所述阴极缓冲层上制备金电极，得到所述太阳能电池。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于:所述步骤I)中，制备方法为磁控溅射法； 所述步骤2)中，制备方法为溶液旋涂法或喷墨打印法； 所述步骤3)中，制备方法为真空蒸镀法。
【专利摘要】本发明公开了一种碳纳米材料作为阴极缓冲层在硫化铅量子点太阳能电池中的应用。该太阳能电池由下至上依次包括：基底、透明导电电极层、氧化锌量子点层、PbS-TBAI层、PbS-EDT层、所述阴极缓冲层和金电极层。碳纳米材料在这种结构中作为一种阴极缓冲层，在这里起到了电子阻挡和空穴传输的作用，同时它能有效减少界面处的缺陷态密度和载流子的复合。这些都能够有效的提高器件性能并且不会降低硫化铅量子点太阳能电池的稳定性。
【IPC分类】H01L31/18, H01L31/032, H01L31/0296, H01L31/0224, H01L31/0352
【公开号】CN105655413
【申请号】
【发明人】靳志文, 王吉政, 李玉良
【申请人】中国科学院化学研究所
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2016年1月6日