[發明專利]石墨烯-氧化鎘染料敏化太陽能電池工作電極制備方法

在審

• 申請號: 201910593419.5
• 申請日: 2019-07-03
• 公開（公告）號: CN110289172A
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發明（設計）人: 戴士欽
• 申請（專利權）人: 曲靖貝塔科技有限公司
• 主分類號: H01G9/20
• 分類號: H01G9/20;H01G9/00
• 代理公司: 北京匯捷知識產權代理事務所(普通合伙) 11531
• 代理人: 李宏偉

本發明提供的石墨烯?氧化鎘染料敏化太陽能電池工作電極制備方法包括：先制備氧化鎘納米帶晶體和氧化石墨烯膠狀懸浮溶液，然后采用氧化鎘納米帶晶體和氧化石墨烯膠狀懸浮溶液為主要材料，以聚乙二醇、HNO₃和Triton X?100乳化劑為輔助材料，制得石墨烯?氧化鎘水性漿料；再利用制得的石墨烯?氧化鎘水性漿料對FTO玻璃進行兩次涂膜處理，然后再對經過兩次涂膜處理后的FTO玻璃用0.5mmol/L的無水乙醇避光浸泡24h，最終得到石墨烯?氧化鎘納米帶染料敏化太陽電池工作電極。本發明提供的技術方案，將石墨烯特有的光學性能與氧化鎘在光學元器件中的光學性能相結合，通過將石墨烯分散液作為添加劑，提高了氧化鎘在太陽能電池板中的光能轉化速率。

技術領域

本發明涉及太陽能電池技術領域，尤其涉及一種石墨烯-氧化鎘染料敏化太陽能電池工作電極制備方法。

背景技術

石墨烯具有非常良好的光學特性，在較寬波長范圍內吸收率約為2.3％，看上去幾乎是透明的。在幾層石墨烯厚度范圍內，厚度每增加一層，吸收率增加2.3％。大面積的石墨烯薄膜同樣具有優異的光學特性，且其光學特性隨石墨烯厚度的改變而發生變化。這是單層石墨烯所具有的不尋常低能電子結構。室溫下對雙柵極雙層石墨烯場效應晶體管施加電壓，石墨烯的帶隙可在0～0.25eV間調整。施加磁場，石墨烯納米帶的光學響應可調諧至太赫茲范圍。當入射光的強度超過某一臨界值時，石墨烯分散液對其的吸收會達到飽和。

氧化鎘用于制造鎘鹽、催化劑、陶瓷顏料、鎘電鍍液、蓄電池的電極以及各種合金等。還可用作原子核反應堆的反射、控制和調節材料。此外，還用于制造無線電傳真的光電管、晶體光學材料、γ-射線照相等。

染料敏化太陽能電池(DSSC)為新一代的光伏器件，具有制備工藝簡單、綠色清潔、價格低廉、轉換高效的優點。本發明提供的技術方案旨在將石墨烯特有的光學性能與氧化鎘在光學元器件中的光學性能相結合，提供一種石墨烯-氧化鎘染料敏化太陽能電池工作電極制備方法。

發明內容

本發明提供一種石墨烯-氧化鎘染料敏化太陽能電池工作電極制備方法，用以將石墨烯特有的光學性能與氧化鎘在光學元器件中的光學性能相結合，提高氧化鎘在太陽能電池板中的光能轉化速率。

本發明提供的石墨烯-氧化鎘染料敏化太陽能電池工作電極制備方法，包括以下步驟：

制備氧化鎘納米帶晶體和氧化石墨烯膠狀懸浮溶液；

制備石墨烯-氧化鎘水性漿料：將每2g氧化鎘納米帶晶體與1g聚乙二醇混合，并加入0.6g質量分數為10wt％的HNO₃作為分散劑，同時加入20mL氧化石墨烯膠狀懸浮溶液，混合后進行8h行星球磨混料處理，再加入0.5mL的Triton X-100乳化劑，超聲處理30min使其完全分散，得到石墨烯-氧化鎘水性漿料；

對FTO玻璃進行第一次涂膜處理：將制得的石墨烯-氧化鎘水性漿料均勻涂抹在經丙酮、去離子水超聲清洗過的FTO玻璃上，涂膜厚度為100um，然后放入70℃的烘箱中烘烤1h；

對FTO玻璃進行第二次涂膜處理：將經過第一次涂膜處理后的FTO玻璃從烘箱中取出，再涂抹一層石墨烯-氧化鎘水性漿料，涂膜厚度為100um，然后再放入馬弗爐加溫，加溫速率為5℃/min，采用分段加溫方式，從室溫加熱到600℃，每100℃作為一個加熱區間，每達到一個加熱區間保溫10-15min；

獲得石墨烯-氧化鎘染料敏化太陽電池工作電極：將經過第二次涂膜處理后的FTO玻璃從馬弗爐中取出，將其溫度降至室溫，用0.5mmol/L的無水乙醇避光浸泡24h，得到石墨烯-氧化鎘納米帶染料敏化太陽電池工作電極。

如上所述的石墨烯-氧化鎘染料敏化太陽能電池工作電極制備方法，其中，氧化鎘納米帶晶體的制備方法包括：