[發(fā)明專(zhuān)利]一種鏡面狀硫化鎳納米片對(duì)電極及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410256397.0
• 申請(qǐng)日: 2014-06-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103985547B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-03-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏明燈;孫遜
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 福州大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01G9/042
• 分類(lèi)號(hào): H01G9/042;H01G9/048;H01G9/20
• 代理公司: 福州元?jiǎng)?chuàng)專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司35100
• 代理人: 蔡學(xué)俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于染料敏化太陽(yáng)能電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鏡面狀硫化鎳納米片對(duì)電極及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

染料敏化太陽(yáng)電池由于其理論轉(zhuǎn)化效率高、工藝簡(jiǎn)單、環(huán)境友好、制備過(guò)程能耗少、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)而成為當(dāng)今太陽(yáng)能電池的研究熱點(diǎn)。從目前研究結(jié)果來(lái)看，鉑電極具有高催化活性和相對(duì)較低的超電勢(shì)，是較早應(yīng)用在染料敏化太陽(yáng)能電池上的對(duì)電極。然而，由于鉑的價(jià)格昂貴，儲(chǔ)量稀少，極大地限制了染料敏化太陽(yáng)能電池的大規(guī)模應(yīng)用。硫化鎳由于其形貌多樣性，價(jià)格低廉，催化效率高等優(yōu)點(diǎn)，被人們廣泛研究用于替代鉑電極，應(yīng)用于染料敏化太陽(yáng)能電池對(duì)電極中，但是，以往的方法中，或是制備時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，或是制備步驟繁瑣，或是條件苛刻，至今還未有能在極短的時(shí)間內(nèi)一步制備硫化鎳對(duì)電極的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種鏡面狀硫化鎳納米片對(duì)電極及其應(yīng)用，其制備方法簡(jiǎn)單，制得的鏡面狀硫化鎳納米片對(duì)電極可替代鉑電極，用于制備性能優(yōu)良的染料敏化太陽(yáng)能電池。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種鏡面狀硫化鎳納米片對(duì)電極在制備染料敏化太陽(yáng)能電池的應(yīng)用。其制備方法包括：將P25-TiO₂粉末均勻分散在乙醇溶液中，得到TiO₂漿體；利用絲網(wǎng)印刷方法將漿體涂在一塊潔凈的FTO導(dǎo)電玻璃上，525℃下燒結(jié)2h；將其浸漬在光敏染料溶液中24h后取出，與鏡面狀硫化鎳納米片對(duì)電極和液態(tài)電解質(zhì)溶液組裝在一起，形成三明治結(jié)構(gòu)的染料敏化太陽(yáng)能電池。

所述鏡面狀硫化鎳納米片對(duì)電極的制備方法，是采用水熱法制備鏡面狀硫化鎳納米片對(duì)電極。

其制備方法包括以下步驟：

1）將六水合氯化鎳和D-青霉胺溶于乙二醇溶液中，混勻；

2）將所得混合溶液轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯內(nèi)襯中，放入一塊潔凈的ITO導(dǎo)電玻璃后裝入反應(yīng)釜；

3）經(jīng)水熱反應(yīng)、洗滌、烘干，制得鏡面狀硫化鎳納米片對(duì)電極。

所述混合溶液中六水合氯化鎳和D-青霉胺的摩爾比為1:2。

所述ITO導(dǎo)電玻璃的規(guī)格為1.5cm×3cm。

所述水熱反應(yīng)的反應(yīng)溫度為200℃，反應(yīng)時(shí)間1小時(shí)。

所述洗滌是分別以水和乙醇為溶劑，各洗三次。

所述烘干的溫度為70℃。

本發(fā)明的顯著優(yōu)點(diǎn)在于：

（1）本發(fā)明鏡面狀硫化鎳納米片對(duì)電極的制備方法簡(jiǎn)單，產(chǎn)品純度高，其鏡面反光效應(yīng)可以增強(qiáng)光陽(yáng)極對(duì)太陽(yáng)光的二次吸收和利用，從而增加光子捕獲效率和電荷產(chǎn)生效率。

（2）本發(fā)明利用簡(jiǎn)單的一步水熱法，在不添加任何表面活性劑或?qū)騽┑臈l件下制備鏡面狀的硫化鎳納米片對(duì)電極，其反應(yīng)時(shí)間只需1h，較現(xiàn)有方法制備硫化鎳對(duì)電極的反應(yīng)時(shí)間（一般需10h）有明顯縮短。以N719釕改性染料為敏化劑組裝的染料敏化太陽(yáng)能電池，在100mW/cm²的光強(qiáng)、AM1.5條件下，其最高光電轉(zhuǎn)換效率為7.08%。

（3）本發(fā)明首次提供了一種鏡面狀硫化鎳納米片對(duì)電極用于組裝成染料敏化太陽(yáng)能電池。其原料價(jià)格低廉，制備方法簡(jiǎn)單方便，性能優(yōu)異，可以替代鉑電極作為染料敏化太陽(yáng)能電池的對(duì)電極，從而降低應(yīng)用的成本，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。

附圖說(shuō)明

圖1為實(shí)施例制得的鏡面狀硫化鎳納米片對(duì)電極與濺射鏡面狀鉑電極的對(duì)比圖。

圖2為實(shí)施例制得的鏡面狀硫化鎳納米片對(duì)電極的掃描電鏡圖。

圖3為采用實(shí)施例鏡面狀硫化鎳納米片對(duì)電極制備的染料敏化太陽(yáng)能電池與鉑電極制備的染料敏化太陽(yáng)能電池的I-V特性曲線。

具體實(shí)施方式

一種鏡面狀硫化鎳納米片對(duì)電極的制備方法，包括以下步驟：

1）將六水合氯化鎳和D-青霉胺按摩爾比1:2溶于乙二醇溶液中，混勻；

2）將所得混合溶液轉(zhuǎn)移至50ml聚四氟乙烯內(nèi)襯中，放入一塊規(guī)格為1.5cm×3cm的潔凈ITO導(dǎo)電玻璃，放入反應(yīng)釜后進(jìn)行封裝；

3）將封裝好的反應(yīng)釜放入200℃烘箱中反應(yīng)1小時(shí)，取出，自然冷卻至室溫，分別以水和乙醇為溶劑各洗三次，再于70℃下烘干，制得鏡面狀硫化鎳納米片對(duì)電極。

將所得鏡面狀硫化鎳納米片對(duì)電極用于制備染料敏化太陽(yáng)能電池，其制備方法包括：

1）將1g?P25-TiO₂粉末均勻分散在乙醇溶液中，得到TiO₂漿體；

2）利用絲網(wǎng)印刷方法將漿體涂在一塊潔凈的FTO導(dǎo)電玻璃上，525℃下燒結(jié)2h；