[發明專利]染料敏化電池用對電極、其制備方法及染料敏化電池

有效

• 申請號: 201310575195.8
• 申請日: 2013-11-15
• 公開（公告）號: CN103560014B
• 公開（公告）日: 2016-09-28
• 發明（設計）人: 戴松元;王文君;潘旭;方霞琴;張昌能;張兵
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: H01G9/20
• 分類號: H01G9/20;H01G9/042;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵

技術領域

本發明屬于染料敏化電池技術領域，尤其涉及一種染料敏化電池用對電極、其制備方法及染料敏化電池。

背景技術

染料敏化太陽電池（dye?sensitized?solar?cells,DSSCs）是模仿光合作用研制出來的新型太陽能電池，具有低成本，易于制造和高效率等優點，極有可能取代傳統固態光伏器件，如硅太陽能電池、銻化鎘薄膜電池和銅銦鎵硒薄膜電池等，成為未來太陽能電池的主導。

DSSCs主要由染料敏化催化I₃^-的多孔半導體納米晶薄膜、含有I^-/I₃^-氧化還原電對的電解質和對電極組成，其中，對電極的主要作用是：收集和輸運電子，即接收電池外回路的電子并把它傳遞給電解質中的氧化還原反應電子對；吸附并催化I₃^-；反射透過光。因此，具有良好的導電性和高催化活性的對電極對提高DSSC的光電性能和光電轉換效率起著重要作用。目前一般在帶有透明導電膜的玻璃上鍍上金屬鉑作為對電極，但是，貴金屬鉑的使用不僅與染料敏化太陽電池的低成本的初衷相違背，明顯局限其大規模生產及應用，而且存在被電解質腐蝕的現象，會導致器件穩定性下降。因此探索新型廉價非鉑對電極是DSSCs領域的一個研究熱點。

近年來，不少報道顯示硫系金屬化合物作為染料敏化太陽電池對電極顯示出較好的電化學催化活性。如CoS（J.Am.Chem.Soc.,2009,131,15976），Co_0.85Se與Ni_0.85Se（J.Am.Chem.Soc.,2012,134,10953），NiSe₂（Chem.Commun.,2013,49,1437），都獲得了相當于或優于鉑的光電轉換效率。但是，目前公開的硫系金屬化合物制備工藝較為復雜，且成本較高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種染料敏化電池用對電極、其制備方法及染料敏化電池，本發明提供的染料敏化電池用對電極制備工藝簡單、催化活性較高，用于染料敏化電池時具有較高的光電轉換效率。

本發明提供了一種染料敏化電池用對電極，包括：

導電基底；

和設置在所述導電基底上的FeSe₂膜。

優選的，所述FeSe₂膜中，FeSe₂為微米棒、納米棒、微米球或納米球。

本發明還提供了一種染料敏化電池用對電極的制備方法，包括：

a）將鐵鹽、硒粉、水合肼和水混合，得到混合液；

b）向所述混合液中加入導電基底，密閉條件下進行水熱反應，得到染料敏化電池用對電極。

優選的，所述鐵鹽的摩爾數、硒粉的摩爾數和水合肼的體積的比例為1mmol：0.01mmol～100mmol：1mL～500mL。

優選的，所述步驟a）具體為：

將鐵鹽、硒粉、檸檬酸、水合肼和水混合，得到混合液。

優選的，所述鐵鹽的摩爾數、硒粉的摩爾數、檸檬酸的質量和水合肼的體積的比例為1mmol：0.01mmol～100mmol：1g～100g：1mL～500mL。

優選的，所述鐵鹽為六水氯化鐵。

優選的，所述水熱反應的溫度為120℃～240℃，所述水熱反應的時間為2h～120h。

本發明還提供了一種染料敏化電池，其對電極為上述技術方案所述的對電極或者為按照上述技術方案所述的方法制備的對電極。

與現有技術相比，本發明提供的染料敏化電池用對電極，包括：導電基底和設置在所述導電基底上的FeSe₂膜。其中，FeSe₂膜具有獨特的結構和電性能，用作對電極催化劑時具有成本低、催化活性高的優點，包括該對電極的染料敏化電池具有較高的光電轉化效率。進一步的，所述FeSe₂膜中FeSe₂的形貌可控，可以為微米棒、納米棒、微米球或納米球等形狀，便于得到光電轉化效率高的染料敏化電池，實驗證明，當FeSe₂膜中FeSe₂的形貌為納米棒時，得到的染料敏化電池對電極的光電轉化效率可高達8%。另外，本發明提供的染料敏化電池用對電極的成本低、制備工藝簡單，且形貌可控，便于大規模生產。

附圖說明