[發明專利]一種用于雜化太陽電池的類鈣鈦礦敏化光陽極的制備方法

有效

• 申請號: 201310306559.2
• 申請日: 2013-07-22
• 公開（公告）號: CN103440988A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 蘭章;吳季懷
• 申請（專利權）人: 華僑大學
• 主分類號: H01G9/042
• 分類號: H01G9/042;H01G9/20;H01L51/44;H01L51/48
• 代理公司: 泉州市文華專利代理有限公司 35205
• 代理人: 陳雪瑩

【技術領域】

本發明涉及一種用于雜化太陽電池的類鈣鈦礦敏化光陽極的制備方法。

【背景技術】

染料或量子點敏化太陽電池是九十年代開發出的一種新型太陽電池，具有低的成本、簡便的制備工藝以及良好的環境相容性等性能，具有良好的應用前景。近年來出現的有機無機類鈣鈦礦敏化的雜化太陽電池是上述電池的衍化，同樣具有低成本、易制備的優點，同時這類電池光電轉換效率在迅速提高，目前最高光電轉換效率已經達到15%，有望成為硅基太陽電池的有力競爭者。有機無機類鈣鈦礦敏化的雜化太陽電池的關鍵組分是有機無機類鈣鈦礦敏化劑，傳統的制備方法是將其溶液旋涂到由寬禁帶半導體氧化物納米材料薄膜構成的光陽極中，但是此法難于在薄膜中均勻涂覆有機無機類鈣鈦礦，同時亦難于控制其粒徑、形貌、厚度等關鍵參數，從而無法對其光電性能進行有效調控。

有鑒于此，本工藝方法在經過一系列的研究和試驗的基礎上，開發出一種用于雜化太陽電池的類鈣鈦礦敏化光陽極的制備方法，本案由此產生。

【發明內容】

本發明要解決的技術問題，在于提供一種用于雜化太陽電池的類鈣鈦礦敏化光陽極的制備方法，可方便控制有機無機類鈣鈦礦的組分、粒徑、厚度等關鍵參數，從而控制其光譜響應波段和光電性能。

本發明是這樣實現的：

一種用于雜化太陽電池的類鈣鈦礦敏化光陽極的制備方法，所述制備方法如下：

首先在透明導電基板上制備由寬禁帶半導體氧化物納米材料構成的亞微米厚薄膜，然后用離子交換法在薄膜中沉積鹵化鉛PbCl₂或PbBr₂或PbI₂中的至少一種，最后用浸漬法使沉積的鹵化鉛與有機鹵化銨鹽反應，在薄膜中原位生成有機無機類鈣鈦礦，獲得類鈣鈦礦敏化的光陽極。

進一步地，用離子交換法將鹵化鉛PbCl₂或PbBr₂或PbI₂中的至少一種沉積到寬禁帶半導體氧化物納米材料薄膜中，其中Pb²⁺離子由(CH₃COO)₂Pb或Pb(NO₃)₂的醋酸溶液提供，Cl^-、Br^-或I^-分別由NaCl、NaBr或NaI的乙醇或乙醇-水混合溶液提供；將所述Pb²⁺與Cl^-或Br^-或I^-中的至少一種依次吸附到薄膜中，兩種離子接觸后生成難溶的鹵化鉛。

進一步地，所述有機鹵化銨鹽由烷基伯胺或含胺基的有機物與HCl、HBr或HI反應生成。

進一步地，所述浸漬法如下：

先將有機鹵化銨鹽溶解在極性-非極性混合有機溶劑中形成飽和溶液，將附著有鹵化鉛的薄膜浸入該飽和溶液中，使得鹵化鉛與有機鹵化銨鹽反應，在薄膜中原位生成有機無機類鈣鈦礦，即得類鈣鈦礦敏化的光陽極；其中，所述非極性有機溶劑是所生成的有機無機類鈣鈦礦的非溶劑，極性溶劑是易溶解有機鹵化銨鹽的極性溶劑；且所述極性-非極性混合有機溶劑難溶解所生成的有機無機類鈣鈦礦。

進一步地，所述非極性有機溶劑為苯、甲苯、環己烷中的至少一種，所述極性溶劑為甲醇、乙醇、異丙醇、二甲亞砜、N-甲基吡咯烷酮中的至少一種。

進一步地，所述極性有機溶劑與非極性有機溶劑的體積比值為1/3～1/10。

進一步地，所述寬禁帶半導體氧化物納米材料為TiO₂、SnO₂或ZnO。

進一步地，所述寬禁帶半導體氧化物納米材料構成的亞微米厚薄膜，具體為0.1～1微米厚。

本發明具有如下優點：

采用本方法制備的用于雜化太陽電池的類鈣鈦礦敏化光陽極，可方便控制有機無機類鈣鈦礦的組分、粒徑、厚度等關鍵參數，從而控制其光譜響應波段和光電性能，為由類鈣鈦礦敏化劑構成的高性能雜化太陽電池的研制提供條件，使這一新型太陽電池實用化成為可能。此外，本發明制備的產品也可應用于電致發光和電致變色等領域。

【具體實施方式】

本發明涉及一種用于雜化太陽電池的類鈣鈦礦敏化光陽極的制備方法，所述制備方法如下：