一种可控制备量子点敏化宽禁带半导体电极的电化学方法

摘要

本发明公开了一种用于太阳能电池的量子点敏化宽禁带半导体电极的制备方法，该方法包括以下步骤：首先在FTO导电玻璃上制备宽禁带半导体电极(如TiO₂、ZnO、SnO₂等)；然后以此电极为阴极，以惰性电极为阳极，将阴极和阳极置于配置好的电解液中，并向阴极施加一个恒电流，通过氧化还原反应析出量子点吸附在宽禁带半导体电极表面；最后通过逐层离子吸附与反应法(SILAR)在制备好的量子点敏化电极上包覆一层ZnS钝化层。本发明的优点在于操作简单，制备时间短，可控性强；通过对电化学参数的优化可以实现量子点在半导体电极表面的均匀生长；同时ZnS钝化层的存在抑制了光生电子的复合，有效提高了电池性能。

主权项

一种可控制备量子点敏化宽禁带半导体电极的电化学方法，其特征在于包括以下步骤：1)多孔纳米晶电极的制备：将TiO₂、SnO₂或ZnO浆料通过丝网印刷法涂覆在清洗干净的FTO导电玻璃表面，然后放入马弗炉中于500℃下烧结30min，在FTO导电玻璃表面形成厚度为8～12μm的多孔TiO₂、多孔SnO₂或多孔ZnO纳米晶电极；2)电沉积溶液的配制：前躯液的制备：将2mmol的Se粉或Te粉、8mmol的Na₂SO₃和50ml去离子水搅拌均匀后在70‑100℃的下加热回流形成无色透明的溶液，冷却至室温形成0.04mol/L的Na₂SeSO₃或Na₂TeSO₃溶液；镉前驱液的制备：将0.8mmol的Cd(CH₃COO)₂和1.6mmol乙二胺四乙酸二钠溶于20ml的去离子水中，搅拌均匀后形成0.04mol/L的的镉前驱液；电沉积溶液的制备：取20ml的Na₂SeSO₃或Na₂TeSO₃溶液加入到镉前驱液中，均匀搅拌10min后，用1mol/L的NaOH水溶液调节pH值为7.5‑8即形成CdSe或CdTe电沉积溶液；3)电化学法沉积CdSe或CdTe量子点：在室温下，采用两电极体系进行恒电流法电化学沉积CdSe或CdTe，以涂覆有多孔TiO₂、多孔SnO₂或多孔ZnO纳米晶的FTO为工作电极，惰性电极为对电极，两电极间的距离为0.5‑2cm，将电极置于电沉积溶液中向工作电极施加恒电流，电沉积液中的带电粒子在电场的作用下迁移到多孔TiO₂、多孔SnO₂或多孔ZnO纳米晶表面，通过氧化还原反应形成CdSe或CdTe量子点吸附在TiO₂、SnO₂或ZnO上，待反应结束后将电极取出，用去离子水冲洗干净，放在N₂下吹干得到量子点敏化宽禁带半导体电极；所述的恒电流的电流密度为0.2‑0.6mA/cm²,沉积时间为5‑30min。