基于硫化镍纳米片的染料敏化太阳能电池对电极制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103474243A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103474243103474243A(43)申请公布日2013.12.25(21)申请号201310451997.8H01G9/20(2006.01)(22)申请日2013.09.27(71)申请人夏国栋地址250061山东省济南市历下区经十路17923号山东大学主楼705申请人王素梅(72)发明人夏国栋王素梅(74)专利代理机构济南圣达知识产权代理有限公司37221代理人王吉勇(51)Int.Cl.H01G9/04(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书4页说明书4页附图3页附图3页(54)发明名称基于硫化镍纳米片的染料敏化太阳能电池对电极制备方法(57)摘要本发明公开了一种基于硫化镍纳米片的染料敏化太阳能电池对电极制备方法，包括：（1）合成黄原酸镍前驱体；（2）硫化镍纳米片对电极制备，首先采用乙醇、丙酮清洗基片，干燥待用，然后将基片放置于加热装置中的黄原酸镍前驱体附近，加热到160-360℃，保温10-300分钟，冷却至常温后取出基片即能得到硫化镍纳米片对电极；（3）将染料敏化的二氧化钛光阳极与制备好的对电极组装在一起，注入电解液能得到一个染料敏化太阳能电池，并与传统的载铂导电玻璃对电极对比，测试其光电转换性能。本发明工艺过程简单，制备参数易控，重复性好，材料和器件性能优越，可以大规模工业化生产。通过上述工艺，可以避免通常的多步复杂工艺、工艺周期长或高真空昂贵设备等。CN103474243ACN103472ACN103474243A权利要求书1/1页1.一种基于硫化镍纳米片的染料敏化太阳能电池对电极制备方法，其特征是包括：（1）合成黄原酸镍前驱体；（2）硫化镍纳米片对电极制备，首先采用乙醇、丙酮清洗基片，干燥待用，然后将基片放置于加热装置中的黄原酸镍前驱体附近，加热到160-360℃，保温10-300分钟，冷却至室温后取出基片即能得到硫化镍纳米片对电极；（3）将染料敏化的二氧化钛光阳极与制备好的对电极组装在一起，注入电解液或加入固体电解质，就能得到一个染料敏化太阳能电池。2.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述黄原酸镍前驱体为不同链长的烷基，即乙基黄原酸镍、丙基黄原酸镍、异丙基黄原酸镍、丁基黄原酸镍、异丁基黄原酸镍、叔丁基黄原酸镍、戊基黄原酸镍、异戊基黄原酸镍或叔戊基黄原酸镍，或者其中几种的混合物。3.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述加热装置为鼓风干燥箱、真空干燥箱、箱式退火炉、管式退火炉或加热烤板。4.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述加热能够在不同的气氛中进行，即空气、真空、氮气、氩气或氢气，或者其中几种气体的混合气体。5.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述基片为刚性衬底，即玻璃片或硅片；或者为柔性衬底，即金属薄片或塑料片。2CN103474243A说明书1/4页基于硫化镍纳米片的染料敏化太阳能电池对电极制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种新能源材料和太阳能电池技术，尤其是一种基于硫化镍纳米片的染料敏化太阳能电池对电极制备方法。背景技术[0002]目前，染料敏化太阳能电池由瑞士联邦工学院的Graetzel教授发明，其主要优点有成本低廉，制作工艺简单，效率较高，是极具使用价值的太阳能电池，也极有希望取代晶体硅太阳能电池获得大规模使用。[0003]染料敏化太阳能电池主要由三部分组成，即：1.光阳极，通常是吸附有染料的纳--米晶二氧化钛薄膜；2.对电极，通常是载铂的导电玻璃；3.电解质，通常包含I3/I氧化还原电对。其光电转换原理为：1.纳米晶二氧化钛薄膜吸附的染料分子吸收太阳光，产生光生电子和染料正离子；2.光生电子会快速地将电子注入到二氧化钛的导带中，并通过二-氧化钛的多孔结构达到导电基底，然后流经外电路到达对电极；3.在对电极上，I3被流经外电路的电子还原为I-，在二氧化钛多孔膜中，染料正离子被I-还原，实现染料的再生，完成整个电路循环。由此可见，对电极在染料敏化太阳能电池中起到了极其重要的作用：1.-收集和输运电子；2.吸附并催化I3还原。[0004]目前广泛使用的对电极是载铂催化剂的导电玻璃。但是作为基底材料的导电玻璃和作为催化剂的Pt价格十分昂贵，是限制染料敏化太阳能电池大规模商业化的瓶颈。因此，低成本的对电极材料成为近年来科学界和工业界的一个重要研究热点。近年来，各种替代铂的材料，如碳材料、导电聚合物、硫化物、氮化物、氧化物及其它们的复合材料。相关内容的中国专利例如CN200610114581.7，CN201110004929.8，CN201010131086.3，CN201110449252.9，CN200410037799.8，CN2012104