[發明專利]一種稀土離子摻雜鎢酸鈣/二氧化鈦復合光陽極的制備方法

在審

• 申請號: 201810799042.4
• 申請日: 2018-07-19
• 公開（公告）號: CN108962608A
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發明（設計）人: 王國鳳;于鳴琦;潘清江;潘凱;付宏剛
• 申請（專利權）人: 黑龍江大學
• 主分類號: H01G9/042
• 分類號: H01G9/042;H01G9/20;B82Y30/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 岳泉清

一種稀土離子摻雜鎢酸鈣/二氧化鈦復合光陽極的制備方法，涉及TiO₂基復合光陽極領域。解決了如何提高由半導體光陽極構成的染料敏化太陽能電池的光電轉換效率的問題。本發明包括如下步驟：先將氫氧化鈉溶液和表面活性劑溶液混合，再向其中依次加入溶液A和鎢酸鹽溶液，并攪拌均勻；將獲得的攪拌均勻后的混合溶液進行熱處理，獲得含有雜質的CaWO₄:Er³⁺納米晶；對含有雜質的納米晶洗滌后，進行干燥，從而獲得干燥后的納米晶；將干燥后的納米晶與TiO₂(P25)進行混合，混合均勻后獲得混合溶膠；將混合溶膠均勻涂抹在FTO玻璃表面后，干燥，然后將涂抹混合溶膠的FTO玻璃加熱、焙燒，完成復合光陽極的制備。

技術領域

本發明涉及TiO₂基復合光陽極領域。

背景技術

隨著人類社會的發展，能源需求量急劇增加，尋找清潔可再生能源迫在眉睫。太陽能是滿足全球能源需求的可再生能源資源，而太陽能電池則是將光能轉化為電能的最佳方式。

目前，染料敏化太陽能電池(DSSCs)引起了人們極大的興趣，被認為是第三代太陽能電池技術中潛在的可再生能源。染料敏化的半導體光陽極是DSSCs的關鍵部分，在很大程度上決定了DSSCs的光電轉化效率。光陽極具有雙重功能，分別是加載敏化劑和作為光敏電子從敏化劑到外電路的轉運樞紐。因此，需要光陽極材料具有大的表面積來確保染料負載量高。而且還需要有快速的電荷傳輸速率以確保電子收集效率高。這兩個屬性是理想光陽極的決定性特征。毫無疑問，材料優越的光散射特性、快速的電子傳輸能力和大的比表面積等在提高DSSCs的光轉換效率中都扮演著重要角色。

因此，如何合理設計出更有利于光吸收、電子注入和傳輸的、具有高效上轉換發光功能的光陽極，從而使半導體光陽極的光電轉換效率得以提高，最終使DSSCs的光電轉換效率得以提高，是我們亟待解決的問題。

發明內容

本發明是為了解決如何提高由半導體光陽極構成的染料敏化太陽能電池的光電轉換效率的問題，本發明提供了一種稀土離子摻雜鎢酸鈣/二氧化鈦復合光陽極的制備方法。

一種稀土離子摻雜鎢酸鈣/二氧化鈦復合光陽極的制備方法，該方法包括如下步驟：

步驟一：先將氫氧化鈉溶液和表面活性劑溶液混合，再向其中依次加入溶液A和鎢酸鹽溶液，并攪拌均勻；所述溶液A為硝酸鉺溶液和硝酸鈣溶液按體積比1：(1～50)組合的混合溶液；氫氧化鈉溶液的濃度為7mol/L～8mol/L；

硝酸鉺溶液中的硝酸鉺和硝酸鈣溶液中的硝酸鈣的摩爾比為1:(1～100)；

硝酸鉺溶液和硝酸鈣溶液的混合溶液與表面活性劑溶液的體積比為1:(10～30)；

硝酸鉺溶液和硝酸鈣溶液的混合溶液與鎢酸鹽溶液的體積比為1:(10～30)；

硝酸鉺溶液和硝酸鈣溶液的混合溶液與氫氧化鈉溶液的體積比為1:(1～5)；

步驟二：將步驟一獲得的攪拌均勻后的混合溶液進行熱處理2h～48h，熱處理的溫度范圍為110℃～220℃，獲得含有雜質的CaWO₄:Er³⁺納米晶；

步驟三：用無水乙醇對含有雜質的CaWO₄:Er³⁺納米晶洗滌2～3次，對洗滌后的CaWO₄:Er³⁺納米晶置于60～80℃的條件下干燥2h～48h，從而獲得干燥后的CaWO₄:Er³⁺納米晶；

步驟四：按質量比1：(10～1000)將干燥后的CaWO₄:Er³⁺納米晶與TiO₂(P25)進行混合，混合均勻后獲得混合溶膠；