[發明專利]一種稀土氟化物納米晶/TiO2復合光陽極及其制備方法

無效

• 申請號: 201110285640.8
• 申請日: 2011-09-23
• 公開（公告）號: CN102368442A
• 公開（公告）日: 2012-03-07
• 發明（設計）人: 付宏剛;李瑩;王國鳳;潘凱;蔣保江;范乃英
• 申請（專利權）人: 黑龍江大學
• 主分類號: H01G9/042
• 分類號: H01G9/042;H01G9/20;H01M14/00;H01L51/44;H01L51/48
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 金永煥

技術領域

本發明涉及一種染料敏化太陽能電池的復合光陽極及其制備方法。?

背景技術

染料敏化太陽能電池(Dye-sensitized?Solar?Cells，簡稱為DSSCs)以其低廉的成本、簡單的工藝和易于重復等優點，受到國內外的廣泛關注。染料敏化的半導體光陽極是DSSCs的關鍵部分，在很大程度上決定了DSSCs的光電轉化效率。目前通常使用的染料為聯吡啶釕系列化合物，它們的吸收范圍主要在400～600nm之間，對于長波可見光和占太陽光全部能量43％的紅外光吸收較弱，這在一定程度上限制了DSSCs光電轉換效率的進一步提高。通過拓寬染料的光譜響應范圍、優化半導體表面結構和組成、加強染料與半導體之間的結合能明顯增強光的吸收，降低電荷復合，加快電子的注入與傳輸。半導體光陽極作為染料吸附的載體和光生電子傳輸的通道，一直以來是DSSCs領域研究的焦點。?

大量研究表明，通過窄禁帶半導體復合、貴金屬沉積以及金屬離子摻雜等手段對TiO₂光陽極進行修飾改性，可以改變非平衡載流子的產生機制，使產生的電子和空穴有效分離，拓寬對太陽光的吸收頻帶，從而提高DSSCs的光電轉化效率。特別是稀土離子的上轉換發光特性為DSSCs光響應頻帶向長波方向大幅度地拓寬提供了可能。林建明等人將TiO₂:Er³⁺上轉換發光層組裝在DSSCs中，使電池不能吸收利用的紅外光轉化為可以充分吸收的可見光，提高了太陽能的利用率。吳季懷等人將TiO₂:Er³⁺/Yb³⁺上轉換發光粉應用于DSSCs中，提高了光電轉化效率。但是，由于稀土離子有較大的離子半徑，難以進入TiO₂晶格，主要存在于TiO₂表面，導致表面的稀土離子摻雜濃度過高，引起熒光濃度猝滅效應。表面態也可能成為熒光的猝滅中心，降低了稀土離子的發光強度。此外，TiO₂的聲子能量較高，稀土離子的無輻射躍遷損失很大，大大降低了上轉換效率，不能充分發揮稀土離子上轉換的優勢。?

因此現有的稀土納米晶/TiO₂復合光陽極存在對光的吸收率低、上轉換效率低的問題。?

發明內容

本發明要解決現有的稀土納米晶/TiO₂復合光陽極存在對光的吸收率低、上轉換效率低的問題，而一種稀土氟化物納米晶/TiO₂復合光陽極及其制備方法。?

一種稀土氟化物納米晶/TiO₂復合光陽極由稀土氟化物納米晶、商業TiO₂和FTO導電玻璃制成制備而成；所述的稀土氟化物納米晶與商業TiO₂的質量比為1∶(10～1000)；所述的FTO導電玻璃的表面負載量為0.5～3.0mg/cm²；所述的稀土氟化物納米晶由稀土鹽溶液、表面活性劑溶液和氟源溶液制成，其中所述的稀土鹽溶液中稀土鹽與表面活性劑溶液中表面活性劑的?摩爾比為1∶(0.1～10)，其中所述的稀土鹽溶液中稀土鹽與氟源溶液中F^-的摩爾比為1∶(0.1～16)；所述的商業TiO₂為P25型納米二氧化鈦；所述的FTO導電玻璃為摻雜F的導電玻璃，厚度為1～5mm。?