一種碳電極及其在染料敏化太陽能電池中的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電極材料領(lǐng)域，具體涉及一種碳電極及其在染料敏化太陽能電池中的 應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 染料敏化太陽電池由于其理論轉(zhuǎn)化效率高、工藝簡單、環(huán)境友好、制備過程能耗 少、成本低廉等優(yōu)點而成為當(dāng)今太陽能電池的研究熱點。從目前研究結(jié)果來看，鉑電極具有 高催化活性和相對較低的超電勢，是較早應(yīng)用在染料敏化太陽能電池上的對電極。然而，由 于鉑的價格昂貴，儲量稀少，極大地限制了染料敏化太陽能電池大規(guī)模應(yīng)用。碳材料由于其 導(dǎo)電性高，催化活性好等優(yōu)點，被人們廣泛研究并替代鉑電極應(yīng)用于染料敏化太陽能電池 對電極中，目前，利用金屬有機框架化合物制備的碳材料在鋰電池，電容器等領(lǐng)域的應(yīng)用多 有報道，但至今還未有將其應(yīng)用于染料敏化太陽能電池的報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種碳電極及其在染料敏化太陽能 電池中的應(yīng)用。
[0004] 為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案： 一種碳電極，以ZIF-8作為前驅(qū)體，經(jīng)800-1100 °C煅燒l_4h后，制得多孔碳材料;多孔 碳材料與聚偏四氟乙烯按照質(zhì)量比9:1混合研磨均勻后，涂抹在FTO導(dǎo)電玻璃上，烘干便可 得到多孔碳對電極。
[0005] ZIF-8的制備方法為:將六水合氯化鋅與2-甲基咪唑按照摩爾比1:1加入甲醇溶液 中，攪拌反應(yīng)l_24h后，離心洗滌，烘干即得到ZIF-8。
[0006] -種如上所述的碳電極在染料敏化太陽能電池中的應(yīng)用:將商業(yè)TiO2 P25型粉末 均勻分散在乙醇溶液中得到TiO2漿體，利用絲網(wǎng)印刷方法將漿體涂在FTO導(dǎo)電玻璃上，并在 525 °C下燒結(jié)2 h;然后將其浸漬在N719染料溶液中24 h后取出，電極薄膜的顏色由白色變 為深紅色;再把它與多孔碳對電極和注入的液態(tài)電解質(zhì)溶液組裝在一起，形成三明治結(jié)構(gòu) 的染料敏化太陽能電池。
[0007] 本發(fā)明的有益效果在于： 1) 本發(fā)明以ZIF-8作為前驅(qū)體，煅燒制備的碳材料有效地繼承了ZIF-8的多孔結(jié)構(gòu)；多 孔碳對電極，用此對電極作染料敏化太陽能電池對電極，釕改性染料為敏化劑組裝的染料 敏化太陽能電池，極大提高了染料敏化太陽能電池的光電效率;例如在I OOmW/cm2的光強、 AMl.5條件下，在1000°C下煅燒得到的碳電極獲得最高光電轉(zhuǎn)換效率，為7.23%; 2) 該制備方法簡單方便，性能優(yōu)異，可以替代鉑電極從而降低應(yīng)用的成本，具有有益的 經(jīng)濟效益。
【附圖說明】
[0008] 圖I (a)ZIF-8的掃描電鏡圖； 圖1(b)為800°C煅燒得到的碳材料的掃描電鏡圖； 圖I (c)為900°C煅燒得到的碳材料的掃描電鏡圖； 圖1(d)為1000 tC煅燒得到的碳材料的掃描電鏡圖； 圖1(e)為IlOOtC煅燒得到的碳材料的掃描電鏡圖； 圖1(f)為1000 tC煅燒得到的碳材料的透射電鏡圖，小圖為選區(qū)電子衍射圖； 圖2不同溫度煅燒得到的碳對電極制備的染料敏化太陽能電池與鉑電極制備的染料敏 化太陽能電池的I-V特性曲線(C8，C9，CIO, Cll分別代表800,900，1000，1100°C下煅燒 得到的碳材料)。
【具體實施方式】
[0009] 本發(fā)明用下列實施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于下列實 施例。
[0010] 實施例1 一種碳電極，以ZIF-8作為前驅(qū)體，經(jīng)1100 °C煅燒Ih后，制得多孔碳材料;多孔碳材料 與聚偏四氟乙烯按照質(zhì)量比9:1混合研磨均勻后，涂抹在FTO導(dǎo)電玻璃上，烘干便可得到多 孔碳對電極。
[0011] ZIF-8的制備方法為:將六水合氯化鋅與2-甲基咪唑按照摩爾比1:1加入甲醇溶液 中，攪拌反應(yīng)12h后，離心洗滌，烘干即得到ZIF-8。
[0012] 一種如上所述的碳電極在染料敏化太陽能電池中的應(yīng)用：將商業(yè)TiO2 P25型粉末 均勻分散在乙醇溶液中得到TiO2漿體，利用絲網(wǎng)印刷方法將漿體涂在FTO導(dǎo)電玻璃上，并在 525 °C下燒結(jié)2 h;然后將其浸漬在N719染料溶液中24 h后取出，電極薄膜的顏色由白色變 為深紅色;再把它與多孔碳對電極和注入的液態(tài)電解質(zhì)溶液組裝在一起，形成三明治結(jié)構(gòu) 的染料敏化太陽能電池。
[0013] 表1
實施例2 一種碳電極，以ZIF-8作為前驅(qū)體，經(jīng)800 °C煅燒4h后，制得多孔碳材料;多孔碳材料與 聚偏四氟乙烯按照質(zhì)量比9:1混合研磨均勻后，涂抹在FTO導(dǎo)電玻璃上，烘干便可得到多孔 碳對電極。
[0014] ZIF-8的制備方法為:將六水合氯化鋅與2-甲基咪唑按照摩爾比1:1加入甲醇溶液 中，攪拌反應(yīng)24h后，離心洗滌，烘干即得到ZIF-8。
[0015] 一種如上所述的碳電極在染料敏化太陽能電池中的應(yīng)用：將商業(yè)TiO2 P25型粉末 均勻分散在乙醇溶液中得到TiO2漿體，利用絲網(wǎng)印刷方法將漿體涂在FTO導(dǎo)電玻璃上，并在 525 °C下燒結(jié)2 h;然后將其浸漬在N719染料溶液中24 h后取出，電極薄膜的顏色由白色變 為深紅色;再把它與多孔碳對電極和注入的液態(tài)電解質(zhì)溶液組裝在一起，形成三明治結(jié)構(gòu) 的染料敏化太陽能電池。
[0016] 實施例3 一種碳電極，以ZIF-8作為前驅(qū)體，經(jīng)900 °C煅燒2h后，制得多孔碳材料;多孔碳材料與 聚偏四氟乙烯按照質(zhì)量比9:1混合研磨均勻后，涂抹在FTO導(dǎo)電玻璃上，烘干便可得到多孔 碳對電極。
[0017] ZIF-8的制備方法為:將六水合氯化鋅與2-甲基咪唑按照摩爾比1:1加入甲醇溶液 中，攪拌反應(yīng)IOh后，離心洗滌，烘干即得到ZIF-8。
[0018] 一種如上所述的碳電極在染料敏化太陽能電池中的應(yīng)用：將商業(yè)TiO2 P25型粉末 均勻分散在乙醇溶液中得到TiO2漿體，利用絲網(wǎng)印刷方法將漿體涂在FTO導(dǎo)電玻璃上，并在 525 °C下燒結(jié)2 h;然后將其浸漬在N719染料溶液中24 h后取出，電極薄膜的顏色由白色變 為深紅色;再把它與多孔碳對電極和注入的液態(tài)電解質(zhì)溶液組裝在一起，形成三明治結(jié)構(gòu) 的染料敏化太陽能電池。
[0019]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與 修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種碳電極，其特征在于：以ZIF-8作為前驅(qū)體，經(jīng)800-1100 °C煅燒l-4h后，制得多 孔碳材料;多孔碳材料與聚偏四氟乙烯按照質(zhì)量比9:1混合研磨均勻后，涂抹在FTO導(dǎo)電玻 璃上，烘干便可得到多孔碳對電極。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳電極，其特征在于:ZIF-8的制備方法為:將六水合氯化鋅與 2-甲基咪唑按照摩爾比1:1加入甲醇溶液中，攪拌反應(yīng)l-24h后，離心洗滌，烘干即得到ZIF-8〇3. -種如權(quán)利要求1或2所述的碳電極在染料敏化太陽能電池中的應(yīng)用，其特征在于： 將商業(yè)Ti0 2 P25型粉末均勻分散在乙醇溶液中得到Ti02漿體，利用絲網(wǎng)印刷方法將漿體涂 在FTO導(dǎo)電玻璃上，并在525 °C下燒結(jié)2 h;然后將其浸漬在N719染料溶液中24 h后取出，電 極薄膜的顏色由白色變?yōu)樯罴t色;再把它與多孔碳對電極和注入的液態(tài)電解質(zhì)溶液組裝在 一起，形成三明治結(jié)構(gòu)的染料敏化太陽能電池。
【專利摘要】本發(fā)明屬于電極材料領(lǐng)域，具體涉及一種碳電極及其在染料敏化太陽能電池中的應(yīng)用。以ZIF-8作為前驅(qū)體，經(jīng)800-1100？℃煅燒1-4h后，制得多孔碳材料；多孔碳材料與聚偏四氟乙烯按照質(zhì)量比9:1混合研磨均勻后，涂抹在FTO導(dǎo)電玻璃上，烘干便可得到多孔碳對電極。將該多孔碳對電極和液態(tài)電解質(zhì)溶液等組裝在一起，形成三明治結(jié)構(gòu)的染料敏化太陽能電池，光電轉(zhuǎn)換效率高。
【IPC分類】H01G9/052, H01G9/20, H01G9/04, H01G9/042
【公開號】CN105609311
【申請?zhí)枴緾N201610212038
【發(fā)明人】魏明燈, 李亞峰, 孫遜
【申請人】福州大學(xué)
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2016年4月7日