CN105355437A - 一种柔性敏化太阳能电池对电极的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种柔性敏化太阳能电池对电极的制备方法，属于太阳能电池技术领域。本发明的技术方案要点为：将金属丝用砂纸打磨干净后依次用蒸馏水、乙醇和丙酮超声清洗，干燥备用；将上述处理过的金属丝浸泡于硫源溶液中，于120-150℃水热反应4-8h，降至室温后将金属丝清洗干净并干燥，然后置于惰性气氛中于200-300℃热处理30-60min得到表面包覆一层纳米片状金属硫化物的金属丝即柔性敏化太阳能电池对电极。本发明制备的对电极在金属丝上原位生长金属硫化物纳米片具有较高的比表面积和原子级的片层厚度而表现出较强的催化性能，同时在金属丝上生长的柔性对电极材料有利于电子的快速传输，从而促进电解液还原再生提高电池的电化学性能。

Description

一种柔性敏化太阳能电池对电极的制备方法
技术领域
本发明属于太阳能电池对电极技术领域，具体涉及一种柔性敏化太阳能电池对电极的制备方法。
背景技术
太阳能电池具有廉价、无污染和运行方便等诸多优点，并且取之不尽用之不竭，因此成为最具开发潜力的新能源之一。太阳能电池是通过电效应或光化学效应直接把光能转化为电能的装置。太阳能电池的发展过程分为第一代硅系太阳能电池、第二代薄膜太阳能电池和第三代高效太阳能电池。而量子点敏化太阳能电池作为第三代高效太阳能电池，具有成本低廉、制作简单和理论效率较高的优点，成为新能源领域关注的热点。
量子点敏化太阳能电池是由光阳极、电解质和对电极组成的“三明治”结构电池，其中对电极的作用是收集外电路中的电极，并在电解液中与氧化性物质发生反应将其还原为还原性物质以供量子点再生使用。普通的量子点太阳能电池是基于透明导电玻璃基底而制备的，因此传统的对电极也一般由刚性的导电玻璃及其上的催化活性层组成。随着人们对便携式供电系统要求的日趋强烈，柔性敏化太阳能电池的发展成为不可避免的趋势，在柔性量子点敏化太阳能电池的研究中柔性对电极的开发成为至关重要的环节。
与传统的敏化太阳能电池不同，柔性敏化太阳能电池的基底主要为不耐高温的透明导电高分子材料，不能采用传统的工艺对其进行高温烧结。目前主要采用的是ITO-PET（镀氧化铟锡导电层的聚对苯二甲酸乙二醇酯基底）和ITO-PEN（镀氧化铟锡导电层的聚萘二甲酸乙二醇酯基底），其耐热温度均低于150℃，温度过高基板易破裂变形，并且制备产物在基底表面附着力不够易脱落，生产成本较高且工艺较为复杂。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供了一种成本低廉且工艺简单的柔性敏化太阳能电池对电极的制备方法。
本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种柔性敏化太阳能电池对电极的制备方法，其特征在于具体步骤为：将金属丝用砂纸打磨干净后依次用蒸馏水、乙醇和丙酮超声清洗，干燥备用；配制摩尔浓度为0.0001-0.005mol/L的硫源溶液，该硫源溶液为硫脲、硫化钠或硫代乙酰胺，将上述处理过的金属丝浸泡于硫源溶液中，于120-150℃水热反应4-8h，降至室温后将金属丝清洗干净并干燥，然后置于惰性气氛中于200-300℃热处理30-60min得到表面包覆一层纳米片状金属硫化物的金属丝即柔性敏化太阳能电池对电极。
进一步限定，所述的金属丝为W、Zn、Fe、Co、Ni、Al、Mn、Cu、Mo或Cr，金属丝的直径为0.1-0.5mm。
进一步限定，所述的金属丝依次用蒸馏水、乙醇和丙酮超声清洗的时间分别为20-30min。
进一步限定，所述的惰性气氛为氮气或氩气。
本发明制备的对电极在金属丝上原位生长金属硫化物纳米片具有较大的比表面积和原子级的层片厚度而表现出较强的催化性能，在金属丝上生长的这种特定的形貌有利于电子的快速传输，从而促进电解液还原再生，使电池的电化学性能得到明显提高。
附图说明
图1是本发明实施例2所制备的表面包覆一层硫化镍的镍金属丝的电子扫描图，由图可知制备的硫化镍具有原子级别的厚度和较大的比表面积，有利于电解液的浸润；
图2是本发明实施例3所制备的表面包覆一层硫化钼的钼金属丝的电子扫描图，由图可知制备的硫化钼具有较大的比表面积，有利于为反应提供更多的活性位点，从而表现出较好的催化性能。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
将直径为0.5mm的镍金属丝用800目砂纸打磨干净去除表面氧化物，并用蒸馏水、乙醇和丙酮分别超声清洗20min；配制摩尔浓度为0.005mol/L的硫化纳溶液，将清洗干净的镍金属丝浸泡于上述溶液中，于150℃水热反应4h，降至室温后将镍金属丝取出清洗并干燥，将上述镍金属丝置于N2气氛中于300℃热处理30min即得到表面包覆一层纳米片状硫化镍的镍金属丝。
实施例2
将直径为0.5mm的镍金属丝用800目砂纸打磨干净去除表面氧化物，并用蒸馏水、乙醇和丙酮分别超声清洗30min；配制摩尔浓度为0.0005mol/L的硫脲溶液，将清洗干净的镍金属丝浸泡于上述溶液中，于150℃水热反应4h，降至室温后将镍金属丝取出清洗并干燥，将上述镍金属丝置于N2气氛中于200℃热处理1h即得到表面包覆一层纳米片状硫化镍的镍金属丝。
实施例3
将直径为0.1mm的钼金属丝用800目砂纸打磨干净去除表面氧化物，并用蒸馏水、乙醇和丙酮分别超声清洗25min；配制摩尔浓度为0.005mol/L的硫化纳溶液，将清洗干净的钼金属丝浸泡于上述溶液中，于150℃水热反应8h，降至室温后将钼金属丝取出清洗并干燥，将上述钼金属丝置于Ar气氛中于300℃热处理30min即得到表面包覆一层纳米片状硫化钼的钼金属丝。
实施例4
将直径为0.3mm的钼金属丝用800目砂纸打磨干净去除表面氧化物，并用蒸馏水、乙醇和丙酮分别超声清洗20min；配制摩尔浓度为0.0001mol/L的硫代乙酰胺溶液，将清洗干净的钼金属丝浸泡于上述溶液中，于120℃水热反应4h，降至室温后将钼金属丝取出清洗并干燥，将上述钼金属丝置于Ar气氛中于200℃热处理1h即得到表面包覆一层纳米片状硫化钼的钼金属丝。
以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明原理的范围下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本发明保护的范围内。

Claims (4)

1.一种柔性敏化太阳能电池对电极的制备方法，其特征在于具体步骤为：将金属丝用砂纸打磨干净后依次用蒸馏水、乙醇和丙酮超声清洗，干燥备用；配制摩尔浓度为0.0001-0.005mol/L的硫源溶液，该硫源溶液为硫脲、硫化钠或硫代乙酰胺，将上述处理过的金属丝浸泡于硫源溶液中，于120-150℃水热反应4-8h，降至室温后将金属丝清洗干净并干燥，然后置于惰性气氛中于200-300℃热处理30-60min得到表面包覆一层纳米片状金属硫化物的金属丝即柔性敏化太阳能电池对电极。
2.根据权利要求1所述的柔性敏化太阳能电池对电极的制备方法，其特征在于：所述的金属丝为W、Zn、Fe、Co、Ni、Al、Mn、Cu、Mo或Cr，金属丝的直径为0.1-0.5mm。
3.根据权利要求1所述的柔性敏化太阳能电池对电极的制备方法，其特征在于：所述的金属丝依次用蒸馏水、乙醇和丙酮超声清洗的时间分别为20-30min。
4.根据权利要求1所述的柔性敏化太阳能电池对电极的制备方法，其特征在于：所述的惰性气氛为氮气或氩气。
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