[發(fā)明專利]一種染料敏化太陽能電池CoS對電極的一步溶劑熱制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510046056.5
• 申請日: 2015-01-29
• 公開（公告）號: CN104701018A
• 公開（公告）日: 2015-06-10
• 發(fā)明（設計）人: 孫小華;鄭林杰;陳琳琳;黃妞;孫盼盼
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: H01G9/042
• 分類號: H01G9/042;H01G9/20
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 蔣悅

技術領域：

????本發(fā)明屬于納米材料制備技術和能源領域，涉及一種染料敏化太陽能電池對電極材料的制備方法。

背景技術：

?????近年來，隨著人類工業(yè)化的快速發(fā)展，能源問題已經(jīng)成為了人類面臨的共同問題。能源問題及環(huán)境問題日益成為制約國際社會經(jīng)濟發(fā)展的瓶頸，越來越多的國家開始尋找新的清潔能源和可再生資源，其中包括風能、水能、地熱能、潮汐能以及太陽能等。同水能、風能等相比，占地球總能量99%以上的太陽能，是一種能量儲存極其豐富的潔凈能源，由于具有取之不盡、用之不竭、沒有污染，使用方便，不受地域的限制，且利用成本低等優(yōu)點而成為各國科學家開發(fā)和利用的新能源之一。

????染料敏化太陽能電池主要是由光陽極、電解質(zhì)和對電極組成。其中，對電極作為電池的正極，主要有以下作用：（1）收集和輸運電子（接收電池外回路的電子并把它傳遞給電解質(zhì)中的氧化還原電對)；（2）反射透過光，從而提高太陽光的利用率。目前，染料敏化太陽能電池對電極材料一般采用濺射和熱分解方法制備的Pt電極，因為該材料具有高的電催化活性、高電導率以及高的穩(wěn)定性等優(yōu)點。但是由于Pt屬于貴金屬，極大的提高了電池的制備成本，并且采用濺射和熱分解制備的Pt電極的方法屬于高耗能工藝，阻礙了染料敏化太陽能電池的產(chǎn)業(yè)化進展。

尋求低成本的對電極日益受到人們的關注。同時，過渡金屬硫化物具有優(yōu)異的光學性能、電學性能以及催化性能，從而在染料敏化太陽能電池領域收起研究者的注意。其中，本發(fā)明提供的一步溶劑熱法對電極制備方法操作簡單，制備效率高、成本低廉、所制備的對電極電催化活性高，有反光性，有效地提升了染料敏化太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。

發(fā)明內(nèi)容：

???本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有染料敏化太陽能電池對電極材料價格昂貴、不適合大規(guī)模應用的問題，提供了一種染料敏化太陽能電池CoS對電極一步溶劑熱的制備方法。

????本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

配制摩爾量配比為Co(CH₃COO)_2`4H₂O：硫脲：（水+乙醇）的摩爾比為1：（1~3.5）：（0.35~2.25）的混合溶液中，將其倒入反應釜中，將FTO玻璃導電面朝下放入反應釜中，在120℃~200℃反應3~24小時，將所得FTO試樣用乙醇沖洗，干燥得到對電極。上述方法中，水與乙醇的摩爾比為（1~0）：（0~1）；硫脲可用等量的硫代乙酰胺或Na₂S替代。

本發(fā)明提供一種染料敏化太陽能電池CoS對電極的一步溶劑熱制備方法。該方法操作簡單，制備效率高、成本低廉、所制備的對電極電催化活性高，有反光性，有效地提升了染料敏化太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。

附圖說明

圖1為實施例1一步溶劑熱法得到的CoS薄膜表面的SEM照片。??????????????

圖2為實施例1一步溶劑熱法得到的CoS薄膜截面的SEM照片。

圖3為實施例1、2、3對電極組裝的DSSC在標準模擬太陽光照射下電流密度-電壓曲線。

圖4為實施例4對電極組裝的DSSC在標準模擬太陽光照射下電流密度-電壓曲線。

具體實施方式：

???下面結合附圖對本發(fā)明的技術方案作進一步的說明，但并不局限于此，凡是對本發(fā)明技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的精神和范圍，均應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍中。

實施例1????溶劑熱條件為180℃反應18小時所制備的對電極

配制摩爾量配比為Co(CH₃COO)_2`4H₂O：硫脲：（水+乙醇）的摩爾比為1：（1~3.5）：（0.35~2.25）的混合溶液中，將其倒入反應釜中，將FTO玻璃導電面朝下放入反應釜中，在180℃反應18小時，將所得FTO試樣用乙醇沖洗，干燥得到對電極。

對所得對電極進行表面掃描電鏡（SEM)表征，如圖1、圖2所示，這種一步溶劑熱法得到的CoS薄膜呈現(xiàn)顆粒狀，并呈現(xiàn)凸凹不平狀，這種獨特的排列使得納米顆粒的表面積得到了充分的利用，從而提高了太陽能的光電轉(zhuǎn)換效率。

TiO₂光陽極的制備與電池性能測試：