[發(fā)明專利]一種染料敏化太陽能電池NiS2/CoS2對電極的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710117873.4
• 申請日: 2017-03-01
• 公開（公告）號: CN106952731B
• 公開（公告）日: 2018-08-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫小華;李發(fā)新;汪佳麗;鮑潮;鄭力
• 申請（專利權(quán)）人: 三峽大學(xué)
• 主分類號: H01G9/20
• 分類號: H01G9/20;H01G9/042;H01G9/048
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務(wù)所 42103
• 代理人: 蔣悅

本發(fā)明公開了一種染料敏化太陽能電池NiS₂/CoS₂對電極制備方法，具體是將含有過硫酸鉀、硫酸鎳和氨水的混合溶液倒入放有FTO導(dǎo)電基底的玻璃器皿中，靜置，洗滌干燥，在FTO表面原位生長得到前驅(qū)體；再放入硝酸鈷溶液中浸泡后取出并干燥；將用硝酸鈷溶液浸泡過的FTO和硫源分別放入真空管式爐中，氬氣保護(hù)升溫至350℃~550℃，保溫2小時(shí)，冷卻后得到NiS₂/CoS₂對電極。本公開發(fā)明的NiS₂/CoS₂對電極制備工藝簡單，形成納米片與納米顆粒的異質(zhì)結(jié)，增加了電極的催化活性位點(diǎn)，并且垂直生長的納米片結(jié)構(gòu)有利于電解質(zhì)的擴(kuò)散，降低了擴(kuò)散電阻，使其具有更高的電催化活性，從而提高了光電轉(zhuǎn)化效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種太陽能電池，尤其涉及一種染料敏化太陽能電池對電極及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，化石燃料的消耗不斷加速，由此引發(fā)的能源危機(jī)和環(huán)境污染成為當(dāng)今世界和人類迫待解決的問題。太陽直接輻射到地球的能量豐富、分布廣泛、可以再生，而且不污染環(huán)境，是國際社會(huì)公認(rèn)的理想替代能源，因此作為光電轉(zhuǎn)換裝置的太陽能電池受到了世界各國科學(xué)界的重視。

染料敏化太陽能電池自1991年首次問世以來，其因低成本、相對較高的光電轉(zhuǎn)換效率、簡單的制造工藝等優(yōu)點(diǎn)吸引了人們廣泛的關(guān)注和研究興趣。染料敏化太陽能電池主要由以下四部分組成：TiO₂光陽極、光敏材料N719、氧化還原電解質(zhì)I_3-/I_-和Pt對電極。對電極是染料敏化太陽能電池的一個(gè)重要組成部分，對電極必須對氧化還原電解質(zhì)中的氧化還原電對的還原反應(yīng)起到良好的催化作用。目前使用較多的是Pt對電極，Pt對電極雖然具有很好的催化活性，但成本太高，價(jià)格昂貴，制約了染料敏化太陽能電池的大規(guī)模生產(chǎn)和廣泛應(yīng)用，而且Pt的儲(chǔ)量有限，因此開發(fā)一種新型的催化活性高且成本低的對電極來替代目前廣泛使用的Pt對電極是急需解決。

尋求低成本的對電極材料日益受到人們的關(guān)注。同時(shí)，過渡金屬硫化物具有優(yōu)異的光學(xué)性能、電學(xué)性能以及催化性能，從而在染料敏化太陽能電池領(lǐng)域引起研究者的注意。

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(jià)格昂貴、不適合大規(guī)模應(yīng)用的問題，提供了一種染料敏化太陽能電池對電極的制備方法。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

將含有過硫酸鉀、硫酸鎳和氨水(含氨為25％)的混合溶液倒入放有FTO導(dǎo)電基底的玻璃器皿中，分別控制混合溶液中硫酸鎳與過硫酸鉀的摩爾濃度比為1：(1～3)、氨水與去離子水體積比為1:(1～10)，靜置1～60min，取出FTO導(dǎo)電基底，用去離子水和無水乙醇反復(fù)洗滌并干燥，在FTO表面原位生長得到前驅(qū)體；將含有前驅(qū)體的FTO放入濃度為0.1～0.3mol/L硝酸鈷溶液中浸泡10min后取出并干燥；將用硝酸鈷溶液浸泡過的FTO和硫源(硫粉、硫脲)放入真空管式爐中，硫源處于通氣口一端，硫源與硫酸鎳的摩爾質(zhì)量比為1:(1～6)，F(xiàn)TO處于排氣口一端，然后用氬氣保護(hù)升溫至350℃～550℃保溫2小時(shí)，自然冷卻至室溫取出FTO, 得到NiS₂/CoS₂對電極。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明所述電極對的制備方法操作簡單，成本低，組裝成染料敏化太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率較高，超過鉑電極的光電轉(zhuǎn)化效率，穩(wěn)定性較好，是一種很有潛力的染料敏化太陽能電池對電極的替代材料。本公開發(fā)明的NiS₂/CoS₂對電極制備工藝簡單，周期短，成本低，同時(shí)形成納米片與納米顆粒的異質(zhì)結(jié)，增加了電極的催化活性位點(diǎn)，并且垂直生長的納米片結(jié)構(gòu)有利于電解質(zhì)的擴(kuò)散，降低了擴(kuò)散電阻，使其具有更高的電催化活性，從而提高了光電轉(zhuǎn)化效率。

附圖說明