[發明專利]染料敏化太陽能電池對電極材料、其制備方法及應用

在審

• 申請號: 202011043200.7
• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號: CN112259378A
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發明（設計）人: 詹世英;矯慶澤;黎漢生;王美春;張凱;丁坤鵬
• 申請（專利權）人: 銀隆新能源股份有限公司
• 主分類號: H01G9/20
• 分類號: H01G9/20;H01G9/042
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 梁文惠

1.一種染料敏化太陽能電池對電極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1，采用濃硝酸與濃硫酸混合物對多壁碳納米管進行活化，然后洗滌至中性、干燥后得到活化多壁碳納米管；

S2，將所述活化多壁碳納米管、鈷鹽先后分散在甲醇或乙醇中，得到第一溶液，將2-甲基咪唑溶解在甲醇/乙醇中，得到第二溶液，將所述第一溶液和所述第二溶液混合進行老化反應，然后清洗干燥得到穿插多壁碳納米管的ZIF-67，簡稱為ZIF-67@MWCNTs；

S3，取所述ZIF-67@MWCNTs材料與硒粉在還原氣氛下進行高溫煅燒處理，并通入醇蒸汽作為碳源，冷卻至室溫后得到的表面長有碳納米管的CoSe@NPC/MWCNTs材料，即為染料敏化太陽能電池對電極材料。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述濃硝酸的質量分數≥60％，所述濃硫酸是指質量分數≥98％的硫酸溶液；

優選的，所述濃硝酸與濃硫酸混合物中濃硝酸與濃硫酸的體積比為2:1～5:1。

3.根據權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述活化時的攪拌速度為200～300r/min，溫度為70～80℃，時間為10～20h。

4.根據權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述洗滌、干燥后得到活化多壁碳納米管包括：使用去離子水清洗至中性后分離干燥得到所述活化多壁碳納米管。

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述活化多壁碳納米管、甲醛和硝酸鈷混合分散包括：取所述活化多壁碳納米管和甲醇混合，超聲分散均勻后，加入硝酸鈷繼續超聲至分散均勻。

6.根據權利要求1或5所述的制備方法，其特征在于，將所述第一溶液和所述第二溶液混合攪拌10～30min后的老化時間為2～24h；

優選的，所述S2中的清洗是采用甲醇進行清洗；

優選的，所述鈷鹽為選自由硝酸鈷、硫酸鈷、氯化鈷、硝酸鈷水合物、硫酸鈷水合物和氯化鈷水合物組成的組中的一種或多種；

優選的，所述醇蒸汽為選自由乙醇、乙二醇、甲醇和丙醇組成的組中的一種或多種。

7.根據權利要求1或5所述的制備方法，其特征在于，在所述S2中，當所述活化多壁碳納米管的用量為20～50mg時，甲醇的添加量為50～80mL，硝酸鈷的添加量為3～6mmol，2-甲基咪唑的溶解量為12～24mmol。

8.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述S3中的還原氣氛為H₂/Ar的還原氣氛；

優選的，所述H₂/Ar的混合氣中，H₂含量為5～10vol％。

9.根據權利要求1或8所述的制備方法，其特征在于，所述S3中在多段式程序控溫管式爐中進行高溫煅燒處理；

優選的，所述高溫煅燒的溫度為500～700℃，時間為3～6h。

10.一種染料敏化太陽能電池對電極材料，其特征在于，所述染料敏化太陽能電池對電極材料通過如權利要求1至9中任一項所述的染料敏化太陽能電池對電極材料的制備方法制備得到。

11.一種染料敏化太陽能電池對電極的制備方法，其特征在于，所述染料敏化太陽能電池對電極采用如權利要求10所述的染料敏化太陽能電池對電極材料制備得到。

12.根據權利要求11所述的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：向CoSe@NPC/MWCNTs材料中加入粘合劑與溶劑，研磨至無顆粒感后刮涂在導電玻璃上，干燥后得到所述染料敏化太陽能電池對電極。