本發(fā)明涉及納米功能材料以及顯示照明領(lǐng)域，具體涉及一種貴金屬納米顆粒/agbis2量子點復(fù)合光吸收層的制備方法及其在太陽能電池中的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、量子點太陽能電池(qdscs)作為新型光伏電池的有力候選者，具有多重激子效應(yīng)，可以突破傳統(tǒng)太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率shockley-queisser極限。此外，量子點成膜工藝簡單，通過溶液法就可完成量子點薄膜的制備。經(jīng)過多年探索，qdscs光電轉(zhuǎn)換效率不斷提高，目前已經(jīng)超過了18.1％，但這些高效率的qdscs一般含有重金屬元素，不利于生態(tài)環(huán)境和公共健康。為了避免重金屬的毒性問題，一些元素儲量大、成本低廉的環(huán)境友好型量子點材料被陸續(xù)開發(fā)出來，但這些材料所制備的太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率不超過5％。

2、最近，agbis2量子點作為一種環(huán)境友好型的金屬硫化合物，具有目前所報道的最高的光吸收系數(shù)(105cm-1)，相應(yīng)的qdscs厚度不超過100nm，是目前薄膜光伏電池厚度的十到五十分之一，不到硅基光伏電池厚度的千分之一，在航空、航天、戶外裝備以及可穿戴電子器件等領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。但agbis2量子點激子擴散長度非常短，這大大限制了活性層薄膜的厚度。據(jù)我們所知，最優(yōu)的agbis2量子點電池的活性層厚度只有30nm(nat.photon.10,521-525(2016))，但仍然會有入射光子的損失。如果增大活性層的厚度，入射光子的吸收能夠增加，但是器件的光生載流子不能很好的傳輸出去，導(dǎo)致器件的性能降低。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種貴金屬納米顆粒/agbis2量子點復(fù)合光吸收層的制備方法，具體步驟如下：

2、s1:制備agbis2量子點溶液；

3、s2:制備貴金屬納米顆粒溶液；

4、s3:制貴金屬納米顆粒/agbis2量子點的混合溶液；

5、s4:制備貴金屬納米顆粒/agbis2量子點的復(fù)合薄膜。

6、進一步地，步驟s1具體為：

7、在惰性氣體下將銀源、鉍源、陽離子配體和十八烯相混合，抽氣并獲得真空度為0.2-0.5torr的無水無氧的環(huán)境，在一定的溫度a1下攪拌一定的時間t1，獲得澄清透明的陽離子前驅(qū)液；在惰性氣體下將硫源、陰離子配體、十八烯相混合，抽氣并獲得真空度為0.2-0.5torr的無水無氧的環(huán)境，在一定的溫度a2下攪拌一定的時間t2，獲得澄清透明的陰離子前驅(qū)液；然后在一定的溫度a3下，將設(shè)定量的陰離子前驅(qū)液加入到陽離子前驅(qū)液中反應(yīng)一定的時間t3，得到agbis2量子點原溶液；隨后將沉淀劑加入量子點agbis2原溶液，離心獲得沉淀，隨后用分散劑分散沉淀，然后再加入沉淀劑，離心獲得沉淀，此離心過程重復(fù)三次，最后將沉淀用分散劑分散，獲得agbis2量子點溶液。

8、進一步地，步驟s2具體為：

9、將貴金屬鹽溶解于還原劑中，隨后稱取適量的表面活性劑加入到上述貴金屬鹽溶液中，在一定溫度a4下攪拌一定的時間t4，獲得貴金屬納米顆粒原溶液；反應(yīng)結(jié)束后，自然冷卻至室溫，用無水乙醇和去離子水交替洗滌4次，離心分離，每次離心時轉(zhuǎn)速為5000-10000rpm，離心時間15-30min，然后將收集的沉淀用分散劑分散，獲得貴金屬納米顆粒溶液；貴金屬納米顆粒的尺寸為5～12nm。

10、進一步地，步驟s3具體為：

11、取一定量s1制備得到的agbis2量子點溶液和s2制備得到的貴金屬納米顆粒溶液，將兩者以一定的比例相混合，獲得貴金屬納米顆粒/agbis2量子點的混合溶液；

12、進一步地，步驟s4具體為：

13、將一定量貴金屬納米顆粒/agbis2量子點的混合溶液，通過成膜工藝，在基底進行成膜，然后以一定的溫度a5退火一定的時間t5，獲得貴金屬納米顆粒/agbis2量子點復(fù)合光吸收層。

14、進一步地，步驟s1中，

15、銀源為醋酸銀、草酸銀、硬脂酸銀、碳酸銀、硝酸銀、硫氰酸銀、溴化銀、氧化銀、碘化銀、氯化銀和氟化銀中的一種或多種；鉍源為醋酸鉍、硫酸鉍、月桂酸鉍，新癸酸鉍，環(huán)烷酸鉍，氧化鉍、甲基磺酸鉍、碳酸鉍、硝酸鉍、鹵化鉍、硫氰酸鉍和草酸鉍中的一種或多種；陽離子配體為油酸、辛酸、葵酸、三辛基氧膦、二苯基氧膦和三丁基膦中的一種或多種；溫度a1為50～220℃，時間t1為1～3h；陽離子前驅(qū)液的濃度為0.0084～0.5g/ml；硫源為六甲基二硅硫烷、硫醇、硫脲和單質(zhì)硫中的一種；陰離子配體為辛胺、油胺和三辛基膦中的一種或多種；溫度a2為室溫～200℃，時間t2為30～180min；陰離子前驅(qū)液的濃度0.005～0.7g/ml；惰性氣體為氮氣或氬氣；溫度a3為室溫～200℃；時間t3為30～180min；陰離子前驅(qū)液與陽離子前驅(qū)液的體積比為0.05～1.3:1；沉淀劑為甲醇、乙醇或者丙酮；分散劑為甲苯、正己烷，氯苯，二甲苯；agbis2量子點尺寸范圍為3～20nm。

16、進一步地，步驟s2中，

17、貴金屬鹽為氯金酸、氰化金鉀、硝酸銀、氯鉑酸、氯化鈀、硝酸鈀、氯銠酸、硝酸釕中的一種或多種；還原劑為檸檬酸、乙二醇、酒石酸鹽、檸檬酸鈉、硼氫化鈉、抗壞血酸中的一種或幾種，表面活性劑為聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基硫酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨中的一種或幾種；貴金屬鹽溶液的濃度為0.01-0.1mol/l；還原劑與貴金屬鹽的摩爾比為5-20:1，溫度a4為120-160℃，攪拌時間t4為2-10h。分散劑為甲苯、正己烷，氯苯，二甲苯。

18、在此過程中，還原劑將貴金屬鹽中的金屬離子逐步還原為金屬原子，同時表面活性劑吸附在金屬原子表面，阻止其團聚，促進小尺寸貴金屬納米顆粒的形成。

19、進一步地，步驟s3中，

20、agbis2量子點的濃度為5～100mg/ml，貴金屬納米顆粒的濃度為3～50mg/ml，混合溶液的濃度為5～150mg/ml。

21、進一步地，步驟s4中，

22、復(fù)合光吸收層的厚度為20～100nm，退火溫度a5為60～150℃，退火時間t5為10～60分鐘。成膜工藝為旋涂、刮涂、卷對卷、滴涂和絲網(wǎng)印刷中的一種。

23、一種制備太陽能電池的方法，包括如下步驟：

24、在第一基底上旋涂一層底部傳輸層，之后將其轉(zhuǎn)移在熱臺上，退火處理后獲得第二基底，將貴金屬納米顆粒/agbis2量子點的混合溶液旋涂在第二基底上，作為復(fù)合光吸收層，然后退火處理后獲得第三基底，將第三基底放入氮氣環(huán)境的手套箱，在其頂部旋涂一層頂部傳輸層，得到第四基底，最后在第四基底表面蒸鍍界面修飾層和電極，得到太陽能電池。

25、進一步地，第一基底為剛性的氧化銦錫(ito)透明導(dǎo)電膜玻璃、氧化氟錫(fto)透明導(dǎo)電膜玻璃、氧化鋁鋅(azo)透明導(dǎo)電膜玻璃或柔性透明導(dǎo)電基底中的一種，柔性透明導(dǎo)電基底為銀納米線沉積在聚對苯二甲酸乙二醇脂(pet)上、銀納米線沉積聚酰亞胺(pi)薄膜、ito沉積pet薄膜、ito沉積pi薄膜中的一種；底部傳輸層為電子傳輸層或空穴傳輸層，相應(yīng)的頂部傳輸層為空穴傳輸層或電子傳輸層。電子傳輸層分為有機電子傳輸層和無機電子傳輸層兩種，有機電子傳輸層為1,3,5-三(1-苯基-1h-苯并咪唑-2-基)苯(tpbi)、富勒烯及其衍生物(c60、c70、pc61bm、pc71bm)，無機電子傳輸層為氧化錫(sno2)、氧化鋅(zno)或氧化鈦(tio2)中的一種?？昭▊鬏攲臃譃橛袡C空穴傳輸層和無機空穴傳輸層兩種，有機空穴傳輸層為聚(3-己基噻吩-2,5-二基)(p3ht)、聚磺酸摻雜的聚噻吩(pedot:pss)、[雙(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺](ptaa)、聚(9,9-二辛基芴-co-n-(4-丁基苯基)二苯胺)聚(tfb)、(4-丁基苯基二苯胺)(poly-tpd)或2,2',7,7'-四[n,n-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(spiro-ometad)；無機空穴傳輸層為氧化鎳(nio)、氧化亞銅(cu2o)、或硫氰酸亞銅(cuscn)中的一種。貴金屬納米顆粒/agbis2量子點復(fù)合薄膜的厚度為20～50nm，兩次退火處理時，退火溫度均為60～150℃，退火時間均為10～60分鐘。界面修飾層為氟化鋰(lif)、碳酸銫(cs2co3)、氧化鉬(moo3)、或8-羥基喹啉鋁(alq3)中的一種；電極為鎳、鈣、鋁、銅、銀、金、碳和石墨烯電極中的一種。

26、一種太陽能電池，采用上述方法制備而得到。

27、相對于現(xiàn)有技術(shù)，本專利申請具有如下有益效果：

28、1.本發(fā)明選取元素儲量大、成本低廉的環(huán)境友好型量子點材料，銀基的三元硫族化合物具有原料來源廣泛、綠色環(huán)保、價格低廉等優(yōu)點，非常適合制備環(huán)境友好型的光伏電池。此外，三元組分的材料可借助元素比例來調(diào)控能帶結(jié)構(gòu)，使其光譜響應(yīng)范圍從可見光拓展至近紅外區(qū)，最大限度地實現(xiàn)am?1.5g光譜的全波段吸收，是理想的光吸收材料。本發(fā)明選取agbis2量子點作為太陽能電池的吸光層，但agbis2量子點材料的激子擴散距離短，最優(yōu)agbis2量子點活性層厚度大概30nm，而30nm的活性層對光捕捉能力不足，因此在不增加活性層厚度的情況下，提高活性層對近紅外光捕獲能力，對agbis2?qdscs性能提升至關(guān)重要。

29、2.貴金屬納米結(jié)構(gòu)的表面等離子體激元具有獨特的光電學(xué)特性，當光照射到貴金屬納米顆粒表面時，自由電子在電磁場的驅(qū)動下發(fā)生集體振蕩，而貴金屬納米顆粒激發(fā)的表面等離子體共振頻率主要集中在可見或近紅外區(qū)域，本發(fā)明利用金納米顆粒的表面等離子體共振峰增強agbis2?qdscs的光吸收，實現(xiàn)器件性能的提升。