[發明專利]量子點敏化太陽電池金屬硫化物對電極的制備方法

有效

• 申請號: 201410038809.3
• 申請日: 2014-01-26
• 公開（公告）號: CN103811186B
• 公開（公告）日: 2016-11-02
• 發明（設計）人: 孟慶波;徐靖;李冬梅;羅艷紅
• 申請（專利權）人: 中國科學院物理研究所
• 主分類號: H01G9/20
• 分類號: H01G9/20;H01G9/04
• 代理公司: 北京智匯東方知識產權代理事務所(普通合伙) 11391
• 代理人: 范曉斌;薛峰

技術領域

本發明涉及太陽能電池技術領域，特別是涉及一種量子點敏化太陽電池金屬硫化物對電極的制備方法。

背景技術

太陽電池是各種清潔能源技術中最為有效的方案之一，對于解決人類發展過程中的能源與環境問題具有重要的意義。以無機半導體量子點作為敏化劑的敏化太陽能電池--量子點敏化太陽電池，近年來受到人們的廣泛關注。半導體量子點具有較高的消光系數，可以通過調制其尺寸改變能隙大小實現光學帶隙的調節，達到對太陽光譜的最大利用。同時，量子點具有多激子產生效應，顯著提升太陽電池的量子效率，有望實現更高的光電轉換效率。對電極作為量子點敏化太陽電池的重要組成部分，主要是來自外電路的電子將電解質中的多硫離子S_x^2-還原，保證電池正常工作。因此，對電極需要具備高的催化活性和穩定性。目前，量子點電池對電極材料主要包括碳材料、導電高聚物和金屬硫化物三大類。碳材料種類多（包括有序碳球、多孔碳納米棒、氮摻雜中空碳顆粒以及氧化石墨烯等），具有高比表面積，相互連通孔隙結構等優點，但是制備工藝較復雜。導電聚合物包括聚噻吩、聚吡咯、PEDOT等，雖然具有高孔隙率，但是催化效果偏低。金屬硫化物如PbS、CoS、Cu_xS、CuInS₂、Cu₂SnS₃、Cu₂ZnSnS₄等，具有優良的催化性能，但其制備工藝不成熟限制了其在量子點敏化太陽電池中的應用。如絲網印刷法制備的對電極穩定性較好，但催化效率偏低；而采用原位制備方法穩定性要差一些。在該技術領域，急切希望能夠研制出一種新的制備金屬硫化物對電極的方法。

發明內容

本發明的一個目的在于針對現有技術中存在的上述缺陷之一，提供一種量子點敏化太陽電池金屬硫化物對電極的制備方法。本發明進一步提供了一種量子點敏化太陽電池。

為此，本發明提供了一種量子點敏化太陽電池的金屬硫化物對電極的制備方法，包括：

將導電基底浸漬在第一鈦前驅體溶液中進行預處理：

采用液相沉積方法在預處理過的導電基底上沉積金屬硫化物薄膜；

將所述金屬硫化物薄膜浸漬在第二鈦前驅體溶液中進行后處理。

在一種實施方式中，所述金屬硫化物可為硫化銅、硫化鈷、硫化鎳或硫化鉛。

在一種實施方式中，所述第一鈦前驅體溶液和/或所述第二鈦前驅體溶液可為TiCl₄水溶液、鈦酸四丁酯醇溶液或鈦酸四異丙酯醇溶液，且濃度為10-100mM。

在一種實施方式中，在所述預處理中，所述第一鈦前驅體溶液的溫度可為60-80℃，所述導電基底在所述第一鈦前驅體溶液中的浸漬時間可為20-40min；和/或

在所述后處理中，所述第二鈦前驅體溶液的溫度可為60-80℃，所述金屬硫化物薄膜在所述第二鈦前驅體溶液中的浸漬時間可為20-40min。

在一種實施方式中，所述液相沉積方法可包括將所述導電基底置于含有金屬源和硫源的沉積溶液中進行沉積反應，其中

所述金屬源的濃度可為0.01-0.2M，所述硫源的濃度可為0.04-0.6M，并且所述硫源的濃度是所述金屬源的濃度的至少三倍。

在一種實施方式中，所述金屬源可為CuSO₄、Cu(NO₃)₂、Cu(CH₃COO)₂、CuCl₂、CoSO₄、Co(NO₃)₂、Co(CH₃COO)₂、CoCl₂、Pb(NO₃)₂、Pb(CH₃COO)₂、PbCl₂、NiSO₄、Ni(NO₃)₂、Ni(CH₃COO)₂或NiCl₂；和/或

所述硫源可為Na₂S₂O₃、硫脲和硫代乙酰胺中的一種或多種。

在一種實施方式中，所述沉積溶液的pH值可為3-5。