[發明專利]一種硒化鐵鎳染料敏化太陽能電池對電極

有效

• 申請號: 201810685964.2
• 申請日: 2018-06-28
• 公開（公告）號: CN108878153B
• 公開（公告）日: 2019-09-13
• 發明（設計）人: 李亞峰;毛海娟;魏明燈
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: H01G9/20
• 分類號: H01G9/20;H01G9/042
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

本發明公開了一種硒化鐵鎳染料敏化太陽能電池對電極，其是將氯化鎳、氯化鐵和硒為原料，經一步法原位合成，其原料易得、制備方法簡單，且所得硒化鐵鎳染料敏化太陽能電池對電極具有較好的光電轉換效率，有望用于替代鉑電極。

技術領域

本發明屬于電極材料領域，具體涉及一種硒化鐵鎳染料敏化太陽能電池對電極。

背景技術

由于具有電池成本低、光電轉換效率高、對環境無污染等優勢，染料敏化太陽能電池自開發以來就備受各國研究工作者的青睞，非常有可能替代硅晶電池成為下一代光伏產業的支柱產品。鉑電極具有良好的電導率、電催化活性和優異的穩定性，被證明是染料敏化太陽能電池的一個較好的對電極。然而，作為一種貴金屬，鉑的儲量低、價格高，特別是易被I₃^-/I^-電解液腐蝕，不僅使電池性能惡化，而且也限制了染料敏化太陽能電池大規模的商業應用。因此，有必要開發更合適的電極材料，如碳化物、氮化物及氧族化合物等。本發明通過一步水熱法原位合成三元化合物——硒化鐵鎳染料敏化太陽能電池對電極，并可取得與鉑電極相當的光電轉換效率，而目前尚未有相關文獻報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種硒化鐵鎳染料敏化太陽能電池對電極，其制備方法簡便易行，具有較好的光電轉換效率，有望用于替代鉑電極。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種硒化鐵鎳染料敏化太陽能電池對電極，其是將0.025 mmol NiCl₂·6H₂O、0.05mmol FeCl₃·6H₂O和0.1 mmol Se加入到10mL-15mL去離子水中，勻速攪拌下滴加10mL-15mLNH₃·H₂O、2mL-5mL N₂H₄·H₂O，繼續攪拌15min后，將溶液轉移到高壓反應釜中，并將ITO玻璃導電面朝下、以45°角置于溶液中，100-120℃恒溫反應10-12h，自然冷卻至室溫后洗滌即得。

本發明的顯著優點在于：

（1）本發明結合硒化物材料內在的優越催化性能，及原位生長增強硒化物與ITO導電玻璃基底的接觸力，減小界面阻抗，從而使所得硒化鐵鎳對電極制得的染料敏化太陽能電池具有較高光電轉化效率。同時，所得材料的二維結構給電極與電解液提供了更多的接觸面積，從而使其電化學性能得到顯著改善。

（2）本發明以氯化鎳、氯化鐵和硒為原料，水合肼作為還原劑，首次通過水熱法一步制得形貌均一的納米顆粒狀硒化鐵鎳。反應體系中添加的氨水不僅可維持合成反應的堿性環境，還可減少水合肼用量，以降低生產成本，且更加綠色環保。

（3）過渡金屬硒化物材料因其優越的電化學性能在染料敏化太陽能電池中被廣泛研究。本發明以硒化鐵鎳作為染料敏化太陽能電池對電極制備的染料敏化太陽能電池在100mW/cm²的光強、AM1.5條件下可取得8.43%的光電轉化效率，與相同條件下鉑電極相當（相同條件下，以鉑電極作對電極的電池效率為8.13%），為高效染料敏化太陽能電池的進一步研究提供了一個新思路。

附圖說明

圖1為實施例1水熱反應后釜內所得物質的XRD譜圖；

圖2為實施例1所得硒化鐵鎳對電極的掃描電鏡圖；

圖3為實施例1所得硒化鐵鎳對電極的透射電鏡圖；

圖4為硒化鐵鎳對電極與鉑對電極制得的染料敏化太陽能電池性能對比情況。

具體實施方式

為了使本發明所述的內容更加便于理解，下面結合具體實施方式對本發明所述的技術方案做進一步的說明，但是本發明不僅限于此。