[發明專利]不銹鋼絲上納米結構Zn2SnO4制備方法和用途

有效

• 申請號: 201210007488.1
• 申請日: 2012-01-11
• 公開（公告）號: CN102637530A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: 周勇;李政道;鄒志剛
• 申請（專利權）人: 南京大學昆山創新研究院
• 主分類號: H01G9/042
• 分類號: H01G9/042;C01G19/00
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 陳建和

技術領域

本發明涉及在不銹鋼絲上制備兩種不同形貌Zn₂SnO₄納米結構的方法以及做為可編制柔性染料敏化電池(DSSC)光電極，屬于新材料技術領域。?

背景技術

隨著能源危機與環境污染問題越來越嚴重，社會各界對能源消耗的可持續性發展日益重視，尤其引起了各國政府對清潔的、可再生能源的關注和青睞，新型能源成為國際學術界和各國研究、開發的重點。太陽能作為一種可再生能源，具有其它能源不可比擬的優點，取之不盡、用之不竭、安全、無污染、不受地理條件的限制等，使其成為新能源發展的主要方向之一?

近年來，人們發展了一種新穎的太陽能電池——染料敏化太陽能電池(DSSC)。它的制備工藝簡單、原材料來源豐富、成本低廉，具有更高的市場前景及推廣普及價值，被譽為第三代太陽能電池。因此，染料敏化太陽能電池也被認為是有可能成為未來太陽能電池的主導。染料敏化太陽能電池屬于光電化學電池，其結構主要可以分為3部分：負極(工作電極)、電解質和對電極。在導電基底上制備一層納米晶氧化物半導體膜，然后再將染料分子吸附在半導體膜中，這樣就構成負極(cathode)，即工作電極。正極(anode)一般是沉積鉑的導電玻璃。電解質介于正極和負極之間，且包含氧化還原電對，最常用的氧化還原電對是I3-/I-。將工作電極和對電極組裝成電池注入電解質后，從電極引出導線接到負載上產生電壓和電流。?

但傳統硬性平板式的光伏電池抗外力能力欠佳，受空間限制大，制約了產品多樣性設計和大面積電池模塊的運輸、安裝及使用等。盡管相對于傳統電池，目前柔性光伏電池的單池效率仍然較低，但是應該看到由于柔性電池可以應用的場合更廣泛、安裝更方便，因此可以極大地豐富可利用的采光面積。特別是可以滿足國防領域對于單兵、野外便攜式可再生能源系統的迫切需求。因此，柔性結構的光伏電池成為了光伏領域的一個重要的發展方向。?

目前，在柔性DSSCs方面，其基底主要以有機聚合物和金屬薄片為主，但是?有機聚合物不耐高溫，金屬薄片不利于光的投射，并且柔韌性欠佳。這兩種基底均不利于柔性DSSCs的發展。?

發明內容

本發明的目的之一在于提供一種在不銹鋼絲上制備納米結構Zn₂SnO₄方法，該方法以水和乙二胺為溶劑在200℃的較低溫度下進行反應，降低了生產成本，并且可用于大面積電池。?

本發明的目的還在于提供一種柔性可編制太陽能電池的用途，所制得的產品以其獨特的形貌有利于電子的傳輸，提高了DSSC的光電轉化率。?

本發明的技術方案是將五水四氯化錫、二水醋酸鋅與溶有一定摩爾堿量的水和乙二胺溶液混合攪拌后，放入已清洗過的不銹鋼絲，放入高壓釜在一定溫度下加熱一定時間后，取出不銹鋼絲，在紅外線燈下烘干。?

Zn₂SnO₄納米線主要原理如下：Zn²⁺+Sn⁴⁺+6OH^-→ZnSn(OH)₆↓????????????????????(1)?

Zn₂SnO₄納米片主要原理如下：?

2ZnO+Sn⁴⁺+4OH^-→Zn₂SnO₄↓+2H₂O?????????????????(6)?

本發明的技術方案是，不銹鋼絲上納米結構Zn₂SnO₄制備方法，具體步驟如下：首先將五水四氯化錫、二水醋酸鋅和氫氧化鈉加入乙二胺和水溶液中，分散均勻，放入清洗過的不銹鋼絲；然后在170-200℃下反應，取出反應過的不銹鋼絲；其中，五水四氯化錫∶二水醋酸鋅∶氫氧化鈉的摩爾比為1∶2∶6～1∶3∶4。乙二胺和水的比例為30∶0～0∶30，反應時間為12～24小時。?

作為優選方案，不銹鋼網上Zn₂SnO₄納米線實施方案：所述五水四氯化錫∶二水醋酸鋅∶氫氧化鈉的摩爾比為1∶2∶6，乙二胺∶水＝1∶1，所述反應時間為20-24h。?

作為優選方案，不銹鋼網上Zn₂SnO₄納米片實施方案：所述五水四氯化錫∶二水醋酸鋅∶氫氧化鈉的摩爾比為1∶2∶6，溶劑為純水，所述反應時間為14-16h。?