薄膜對電極的制備方法及薄膜對電極的應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種薄膜對電極的制備方法及薄膜對電極的應(yīng)用，配置乙二硫醇與乙二胺的混合溶劑，將硫化鉛粉末或者硫化亞銅粉末或者硒化亞銅粉末溶解于上述混合溶劑得到透明澄清溶液，將該溶液涂覆到透明導(dǎo)電基底上，并進(jìn)行加熱退火處理，得薄膜對電極。本發(fā)明的金屬硫化物、硒化物薄膜對電極用于量子點敏化太陽電池可以獲得良好的光電轉(zhuǎn)化性能，且易于大規(guī)模制備，具有工業(yè)化前景。
【專利說明】薄膜對電極的制備方法及薄膜對電極的應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及薄膜對電極制備領(lǐng)域，具體是一種薄膜對電極的制備方法及薄膜對電極的應(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0002]太陽電池是各種清潔能源技術(shù)中最有效的技術(shù)方案之一，它對于解決人類發(fā)展過程中的能源與環(huán)境問題具有重要的意義。近年來涌現(xiàn)出了很多新型太陽電池技術(shù)，無機半導(dǎo)體敏化太陽電池即是其中低成本電池的代表。無機半導(dǎo)體量子點敏化太陽電池一般采用窄帶隙的無機半導(dǎo)體量子點作為光敏化劑，將其沉積在寬禁帶氧化物半導(dǎo)體薄膜電極上，與電解質(zhì)以及對電極共同組裝成電池。
[0003]量子點敏化寬禁帶氧化物半導(dǎo)體的概念早在90年代初就已經(jīng)被提出，但是當(dāng)時基于此的太陽電池并未獲得引人矚目的光電轉(zhuǎn)換效率，一直到2006年左右，量子點敏化太陽電池的效率都未能達(dá)到1%的水平，因此很長時間之內(nèi)沒有受到足夠的重視。與此同時，與量子點敏化太陽電池結(jié)構(gòu)相似的另一種新型太陽電池——染料敏化太陽電池近年來則不管是在光電轉(zhuǎn)換效率，還是在電池材料、機理方面取得了長足的進(jìn)展。近年來，部分研究者又重新把目光投向量子點敏化太陽電池，他們借助于染料敏化太陽電池中一些已經(jīng)比較先進(jìn)與成熟的材料與工藝，如溶膠凝膠法制備二氧化鈦漿料并絲網(wǎng)印刷或者刮涂然后燒結(jié)得到納晶多孔薄膜，在此基礎(chǔ)上通過對量子點材料、制備方法、電解質(zhì)、對電極以及電池機理的深入研究，取得了大批顯著的成果，使得量子點敏化太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率在近幾年得到大幅提升。
[0004]目前適用于量子點敏化太陽電池中催化活性較高的電極為硫化亞銅電極。但是該電極是利用銅片在濃鹽酸中腐蝕然后硫化制備而成，組裝成電池時存在易變形等問題，且電池長期性能也受到影響。
[0005]
【發(fā)明內(nèi)容】
本發(fā)明的目的是提供一種薄膜對電極的制備方法及薄膜對電極的應(yīng)用。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
薄膜對電極的制備方法，其特征在于:包括以下步驟:
(1)、配置乙二硫醇與乙二胺的混合溶劑，乙二硫醇與乙二胺的體積比為1:8?1:15；
(2)、將硫化鉛粉末或者硫化亞銅粉末或者硒化亞銅粉末，以重量比為0.06:1、.12:1的比例溶解于步驟(I)配置的混合溶劑，得到透明澄清溶液；
(3)、將步驟(2)所得溶液涂覆到透明導(dǎo)電基底上，并進(jìn)行加熱退火處理，得薄膜對電極。
[0007]所述的薄膜對電極的制備方法，其特征在于:所述的溶液涂覆到透明導(dǎo)電基底上采用流延，或者滴涂，或者旋涂，或者浸潰提拉，或者絲網(wǎng)印刷，或者噴墨打印的方法。
[0008]所述的薄膜對電極的制備方法，其特征在于:所述的透明導(dǎo)電基底是導(dǎo)電玻璃或?qū)щ娝芰媳∧ぃ訜嵬嘶饻囟确秶?00°c -400°c之間。
[0009]一種薄膜對電極的應(yīng)用，其特征在于:將硫化鉛薄膜對電極或硫化亞銅薄膜對電極或硒化亞銅薄膜對電極與量子點敏化光陽極、電解質(zhì)組裝成量子點敏化太陽電池。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點:
本發(fā)明的金屬硫化物、硒化物薄膜對電極原材料來源豐富，避免使用貴金屬鉬，大大降低了成本；
本發(fā)明的金屬硫化物、硒化物薄膜對電極用于量子點敏化太陽電池具有較高的催化活性，可以獲得更高的光電轉(zhuǎn)化性能；
本發(fā)明為基于溶液的一種制備方法，易于大規(guī)模制備，具有工業(yè)化前景。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明制備的薄膜對電極應(yīng)用示意圖。

【具體實施方式】
[0012]薄膜對電極的制備方法，包括以下步驟:
(1)、配置乙二硫醇與乙二胺的混合溶劑，乙二硫醇與乙二胺的體積比為1:8?1:15；
(2)、將硫化鉛粉末或者硫化亞銅粉末或者硒化亞銅粉末，以重量比為0.06:1、.12:1的比例溶解于步驟(I)配置的混合溶劑，得到透明澄清溶液；
(3)、將步驟(2)所得溶液涂覆到透明導(dǎo)電基底上，并進(jìn)行加熱退火處理，得薄膜對電極。
[0013]溶液涂覆到透明導(dǎo)電基底上采用流延，或者滴涂，或者旋涂，或者浸潰提拉，或者絲網(wǎng)印刷，或者噴墨打印的方法。
[0014]透明導(dǎo)電基底是導(dǎo)電玻璃或?qū)щ娝芰媳∧ぃ訜嵬嘶饻囟确秶?00°C -400°C之間。
[0015]如圖1所示。將硫化鉛薄膜對電極或者硫化亞銅薄膜對電極或者硒化亞銅薄膜對電極與量子點敏化光陽極、電解質(zhì)組裝成量子點敏化太陽電池。
[0016]具體實施例:
實施例1:PbS薄膜對電極的制備
取I mmol硫化鉛粉，加入到2.2 ml乙二硫醇與乙二胺的混合溶劑中(體積比為1:10)，在室溫下攪拌，得到淺黃色的PbS前驅(qū)體溶液；將該前驅(qū)體溶液刮涂到FTO玻璃上，在氬氣氣氛下350度退火，獲得PbS對電極。
[0017]實施例2 =PbS薄膜對電極應(yīng)用于量子點敏化太陽電池
取I mmol硫化鉛粉，加入到2.2 ml乙二硫醇與乙二胺的混合溶劑中(體積比為1:10)，在室溫下攪拌，得到淺黃色的PbS前驅(qū)體溶液；將該前驅(qū)體溶液刮涂到FTO玻璃上，在氬氣氣氛下350度退火，獲得PbS對電極；將該對電極與硒化鎘敏化二氧化鈦納晶多孔薄膜電極、多硫電解質(zhì)(2 M Na2S, 2 M S，0.2 M KCl)組裝獲得量子點敏化太陽電池。
[0018]實施例3 =Cu2S薄膜對電極的制備
取I mmol硫化亞銅粉，加入到2.2 ml乙二硫醇與乙二胺的混合溶劑中(體積比為1:10),在室溫下攪拌，得到淺黃色的Cu2S前驅(qū)體溶液；將該前驅(qū)體溶液刮涂到FTO玻璃上，在氬氣氣氛下350度退火，獲得Cu2S對電極。
[0019]實施例4 =Cu2S薄膜對電極應(yīng)用于量子點敏化太陽電池
取I mmol硫化亞銅粉，加入到2.2 ml乙二硫醇與乙二胺的混合溶劑中(體積比為1:10),在室溫下攪拌，得到淺黃色的Cu2S前驅(qū)體溶液；將該前驅(qū)體溶液刮涂到FTO玻璃上，在氬氣氣氛下350度退火，獲得Cu2S對電極；將該對電極與硒化鎘敏化二氧化鈦納晶多孔薄膜電極、多硫電解質(zhì)(2 M Na2S, 2 M S，0.2 M KCl)組裝獲得量子點敏化太陽電池。
[0020]實施例5 =Cu2Se薄膜對電極的制備
取I mmol硒化亞銅粉，加入到2.2 ml乙二硫醇與乙二胺的混合溶劑中(體積比為1:10),在室溫下攪拌，得到深紅色的Cu2Se前驅(qū)體溶液；將該前驅(qū)體溶液刮涂到FTO玻璃上，在氬氣氣氛下350度退火，獲得Cu2Se對電極。
[0021]實施例6:Cu2Se薄膜對電極應(yīng)用于量子點敏化太陽電池
取I mmol硒化亞銅粉，加入到2.2 ml乙二硫醇與乙二胺的混合溶劑中(體積比為1:10),在室溫下攪拌，得到深紅色的Cu2Se前驅(qū)體溶液；將該前驅(qū)體溶液刮涂到FTO玻璃上，在氬氣氣氛下350度退火，獲得Cu2Se對電極；將該對電極與硒化鎘敏化二氧化鈦納晶多孔薄膜電極、多硫電解質(zhì)(2 M Na2S, 2 M S，0.2 M KCl)組裝獲得量子點敏化太陽電池。
【權(quán)利要求】
1.薄膜對電極的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)、配置乙二硫醇與乙二胺的混合溶劑，乙二硫醇與乙二胺的體積比為1:8?1:15； (2)、將硫化鉛粉末或者硫化亞銅粉末或者硒化亞銅粉末，以重量比為0.06:1、.12:1的比例溶解于步驟(I)配置的混合溶劑，得到透明澄清溶液； (3)、將步驟(2)所得溶液涂覆到透明導(dǎo)電基底上，并進(jìn)行加熱退火處理，得薄膜對電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜對電極的制備方法，其特征在于:所述的溶液涂覆到透明導(dǎo)電基底上采用流延，或者滴涂，或者旋涂，或者浸潰提拉，或者絲網(wǎng)印刷，或者噴墨打印的方法。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜對電極的制備方法，其特征在于:所述的透明導(dǎo)電基底是導(dǎo)電玻璃或?qū)щ娝芰媳∧?，加熱退火范圍?00°c -400°c之間。
4.一種如權(quán)利要求1所述的薄膜對電極的應(yīng)用，其特征在于:將硫化鉛薄膜對電極或硫化亞銅薄膜對電極或硒化亞銅薄膜對電極與量子點敏化光陽極、電解質(zhì)組裝成量子點敏化太陽電池。
【文檔編號】H01G9/20GK104347273SQ201410577513
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月24日
【發(fā)明者】朱俊, 劉鋒, 胡林華, 戴松元 申請人:中國科學(xué)院等離子體物理研究所