[發明專利]基于軟化學方法制備硫化物對電極的普適方法有效

申請號：	201210347507.5	申請日：	2012-09-18
公開（公告）號：	CN102881457A	公開（公告）日：	2013-01-16
發明（設計）人：	徐國平;葉長輝;王可	申請（專利權）人：	中國科學院合肥物質科學研究院
主分類號：	H01G9/042	分類號：	H01G9/042;H01G9/20
代理公司：	北京凱特來知識產權代理有限公司 11260	代理人：	鄭立明;趙鎮勇
地址：	230031 安徽***	國省代碼：	安徽;34
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摘要：
搜索關鍵詞：	基于軟化方法制備硫化物電極
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及一種第三代薄膜太陽能電池材料的制備方法，尤其涉及一種基于軟化學方法制備硫化物對電極的普適方法。

背景技術

CdS和CdSe量子點敏化電池（Quantum?dot?sensitized?Solar?Cell（QDSC））是第三代太陽電池中國內外廣泛研究的具有高效光電轉化效率的太陽能電池。這種電池結構是TiO₂/CdS/多硫化物電解液/Pt對電極或TiO₂/CdS/CdSe多硫化物電解液/Pt對電極。制約電池轉換效率的一個關鍵因素就是對電極。傳統的Pt對電極具有以下不足：第一是Pt資源有限，導致成本過高，第二是Pt對電極容易產生過電勢，嚴重制約了電池的性能，第三是Pt對電極對多硫化物電解液催化活性低、導電性差，影響電荷的收集和輸運。

最近興起的硫化物對電極如CuS、PbS是一種具有高效催化活性的資源豐富的替代Pt的理想材料，但是現有技術中制備CuS和PbS對電極過程復雜繁瑣，而且存在安全性問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種廉價、簡易、可規模化的軟化學生長方法制備多孔硫化物對電極的普適方法，該方法不需要昂貴精密的實驗設備和復雜的實驗流程，不需要苛刻的實驗條件，不需要高真空，僅僅是在大氣環境下即可制備多孔的硫化物對電極。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

本發明的基于軟化學方法制備硫化物對電極的普適方法，包括步驟：

前驅液配制：

制備CuS對電極時，將金屬鹽硝酸銅溶于乙醇溶液作為陽離子前驅體，將硫化鈉溶于甲醇和水的混合溶液中作為陰離子前驅體；

制備PbS對電極時，將金屬鹽硝酸鉛溶于甲醇和水混合溶液作為陽離子前驅體，將硫化鈉溶于甲醇和水的混合溶液中作為陰離子前驅體。

制備過程：

以去油脂的摻氟的SnO₂導電玻璃作為基底，用旋涂儀將所述陽離子前驅液旋涂在所述基底上，再將基底置入所述陰離子前驅液中硫化，然后用甲醇清洗掉殘余的未反應的離子，最后在加熱板上空氣環境中烘烤。

由上述本發明提供的技術方案可以看出，本發明實施例提供的基于軟化學方法制備硫化物對電極的普適方法，采用基于軟化學的溶液法合成了對多硫化物電解液（Sn^2-/S^2-）具有高效電催化活性的光化學太陽能電池的硫化物（CuS/PbS對電極），將金屬鹽陽離子Cu²⁺或Pb²⁺溶于乙醇或甲醇與水混合溶液，將硫化物陰離子S^2-溶于甲醇和水混合溶液。在空氣環境下在FTO襯底上直接能夠反應生成具有高效電催化活性的太陽能電池的對電極CuS或PbS。這種方法操作簡單易控，成本低，環保無污染，更無需高真空，對設備要求低，可用于工業上的大規模生產，而且這種方法對制備硫化物對電極如CuS、PbS都適用，具有普適性。

附圖說明

圖1a、圖1b分別為本發明實施例中6個制備循環之后的CuS和PbS的SEM（掃面電子顯微鏡）照片；

圖2為本發明實施例中分別以CuS、PbS和Pt三種電極組成對稱對電極時的EIS阻抗譜；

圖3為本發明實施例中分別以CuS、PbS和Pt作為對電極的太陽能電池的AM?1.5G?I-V曲線。

具體實施方式

下面將對本發明實施例作進一步地詳細描述。

本發明的基于軟化學方法制備硫化物對電極的普適方法，其較佳的具體實施方式包括步驟：

前驅液配制：

制備CuS對電極時，將金屬鹽硝酸銅溶于乙醇溶液作為陽離子前驅體，將硫化鈉溶于甲醇和水的混合溶液中作為陰離子前驅體；

制備PbS對電極時，將金屬鹽硝酸鉛溶于甲醇和水混合溶液作為陽離子前驅體，將硫化鈉溶于甲醇和水的混合溶液中作為陰離子前驅體。

制備過程：

所述制備過程重復多次。