[發明專利]一種太陽能電池電極材料及其制備

在審

• 申請號: 201710998781.1
• 申請日: 2017-10-24
• 公開（公告）號: CN107742582A
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 蘇州妙文信息科技有限公司
• 主分類號: H01G9/20
• 分類號: H01G9/20;H01G9/042;B82Y30/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及太陽能電池技術領域，具體涉及一種太陽能電池電極材料及其制備。

背景技術

能源危機和環境污染兩大社會問題日趨嚴重，現有能源結構以不可再生的化石能源為主，能源結構的不合理，制約著社會經濟的發展。轉變能源結構，開發環境友好的可再生資源勢在必行。資源豐富且清潔的太陽能有望緩解并解決這一問題，因此得到了人們的廣泛關注，而太陽能直接轉化成電能就是其中一個重要的研究方向。太陽能電池就是通過光電效應或者光化學效應直接把光能轉化成電能的裝置。硅基太陽能電池在太陽能電池中發展中最為成熟，但硅原料在提純中需要大量能耗，使得硅太陽能電池的成本居高不下。新一代的太陽能電池主要包括染料敏化太陽能電池和有機薄膜太陽能電池。染料敏化太陽能電池具有理論光電轉換效率高、成本低、制備工藝簡單、環境友好和多色透明等特點，有著巨大的市場應用前景，引起科學界的重點關注，成為當前光電轉換材料領域的熱點之一。染料敏化太陽能電池由附著染料的光陽極、電解液和載有催化劑的對電極三部分組成。

染料敏化太陽能電池目前尚未實現產業化，有許多技術問題需要解決和完善。關鍵問題之一就是電池通常用貴金屬鉑作為對電極材料。鉑具有良好的導電性能和優越的電催化性能，是現在染料敏化太陽能電池最為常用的對電極材料。但鉑對電極在長期工作的過程中會受到電解液的侵蝕而導致電池效率的降低。同時鉑作為一種貴金屬材料，昂貴的價格不利于染料敏化太陽能電池的產 業化生產。尋求一種價格低廉且性能卓越的材料來代替鉑對電極是十分必要的。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供了一種以鎳-鈷-鋅三元硫化物用作染料敏化太陽能電池對電極，所述的對電極催化層由緊密相連的直徑范圍在150～250nm納米顆粒組成，獨特的多孔結構有利于增加對電極和電解液的接觸面積，相應的電催化的位置大大增加，使對電極的催化性能得到了較大改善。

為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：

一種太陽能電池電極材料的制備，包括以下步驟：

（1）將鈷鹽、鎳鹽和鋅鹽溶解于去離子水中，然后加入L-半胱氨酸，得到溶液A；

（2）在快速攪拌條件下向混合溶液A中滴加乙二胺，滴加完畢后密封，繼續攪拌30-35分鐘得到混合溶液B；

（3）將混合溶液B轉移到50ml帶有聚四氟內襯的不銹鋼反應釜，120~160℃反應4-12小時，冷卻至室溫，過濾，用去離子水和乙醇分別洗滌，真空干燥得到產品。

優選的，所述鋅鹽為氯化鋅、硫酸鋅、硝酸鋅、醋酸鋅中的一種。

優選的，所述鎳鹽為氯化鎳、硫酸鎳、硝酸鎳、醋酸鎳中的一種。

優選的，所述鈷鹽為氯化鈷、硫酸鈷、硝酸鈷、醋酸鈷中的一種。

優選的，所述混合溶液A與乙二胺的體積比為5~10：1。

優選的，所述鋅鹽和L-半胱氨酸的摩爾比為3~8:1.

優選的，所述步驟（3）中的冷卻速率為2~5℃/min。

一種太陽能電池電極材料，其主要成分為花狀的鎳-鈷-鋅三元硫化物，所述的花狀的鎳-鈷-鋅三元硫化物的厚度為20~50nm，半徑為300~500nm。

本發明的有益效果是，通過機械攪拌將原料均勻混合，然后利用水熱反應一步制得電極材料，制備工藝簡單安全，制備過程中各步驟都不產生有毒有害物質，本發明的染料敏化太陽能電池光電轉化效率與現在通常制作的鉑對電極電池效率相當，但制備成本低，使用過程中抗腐蝕能力強，且制造工藝比較簡單而成熟，適合產業化生產。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

實施例1：

一種太陽能電池電極材料，其主要成分為花狀的鎳-鈷-鋅三元硫化物，所述的花狀的鎳-鈷-鋅三元硫化物的厚度為20nm，半徑為300nm。

一種太陽能電池電極材料的制備，包括以下步驟：

（1）將5mmol氯化鋅、5mmol氯化鎳和5mmol氯化鈷溶解于40mL去離子水中，然后加入1mmol L-半胱氨酸，得到溶液A；

（2）在快速攪拌條件下向混合溶液A中滴加8 mL乙二胺，滴加完畢后密封，繼續攪拌30-35分鐘得到混合溶液B；