CN107275096B - 铜硒硫对电极、制备方法、应用及量子点敏化太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铜硒硫对电极、制备方法、应用及量子点敏化太阳能电池，涉及电化学技术领域。本发明的方法包括：将黄箔铜片放入浓盐酸中进行预处理，得到预处理铜片；将超纯水与甲醇以体积比1:1混合，形成混合溶液；将硫源、硒粉及还原剂加入到所述混合溶液中，磁力搅拌后得到硫硒前驱体溶液；将所述预处理铜片放入所述前驱体溶液中，室温反应，反应结束后用去离子水冲洗掉残留溶液，烘干后，用无尘纸擦拭表面，去除粉状沉积物，如此重复两次，得到铜硒硫对电极。本发明方法具有操作简便、工艺简单、耗时较短、过程可控及安全性高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及电化学领域，尤其涉及一种铜硒硫对电极、制备方法、应用及量子点敏化太阳能电池。
背景技术
太阳能电池的研发经历了三个阶段，第一代基于硅片技术，第二代是基于半导体薄膜技术，第二代太阳能电池效率较低，稳定性也比较差，第三代太阳能电池是太阳能电池技术发展的前沿领域，主要有有机半导体太阳能电池、量子点敏化太阳能电池、染料敏化太阳能电池和钙钛矿太阳能电池等。
量子点材料同传统染料相比具有价格低廉、吸收范围宽广和较为稳定等诸多优点。量子点敏化材料具有量子点所特有的量子限制效应、量子尺寸效应、量子隧道效应、库仑阻塞效应以及表面效应，这些效应可用来增强光电转化效率。量子点敏化剂种类多，来源广，成本低，量子点具有量子限域效应，可通过调控其粒径来改变能带宽度，拓宽对太阳光谱的吸收范围，充分利用量子点的热电子以及单光子激发多光子发射性能，显著提高电池的转换效率，相对于有机染料，量子点具有非常好的光学稳定性。半导体量子点或薄膜的生产成本便宜，合成温度更低，且可采用液相法制备。
太阳能电池一般由光阳极、敏化剂、氧化还原电解质以及对电极组成。量子点敏化电极的制备可分为两步：第一步是制备光阳极，一般选择二氧化钛，光阳极是整个电池的核心，起着俘获太阳光子和传输电子的作用。第二步是在二氧化钛上修饰半导体量子点。现有工艺制备对电极的方法复杂，成本高，耗时长，安全性不高，因此，量子点敏化太阳能电池对电极的制备方法还有待提高。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种铜硒硫对电极、制备方法、应用及量子点敏化太阳能电池，主要目的是解决制备铜硒硫对电极制备方法复杂且操作不安全的问题。
为达到上述目的，本发明主要提供了如下技术方案：
一方面，本发明实施例提供了一种铜硒硫对电极的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将黄箔铜片放入浓盐酸中进行预处理，得到预处理铜片；
(2)将超纯水与甲醇以体积比1:1混合，形成混合溶液；
(3)将硫源、硒粉及还原剂加入到所述混合溶液中，磁力搅拌后得到硫硒前驱体溶液；
(4)将所述预处理铜片放入所述前驱体溶液中，室温反应，反应结束后用去离子水冲洗掉残留溶液，烘干后，用无尘纸擦拭表面，去除粉状沉积物，得到铜硒硫对电极半成品；
(5)将铜硒硫对电极半成品再放入所述前驱体溶液中，重复步骤(4)的操作两次，得到铜硒硫对电极。
作为优选，所述浓盐酸的温度为75℃-85℃；所述浓盐酸的质量分数为37％。
作为优选，所述磁力搅拌的时间为20min；所述室温反应的时间为20min。
作为优选，所述将黄箔铜片放入浓盐酸中进行预处理的步骤之前，先将所述黄箔铜片切成小块，清洗干净，烘干后再放入浓盐酸中进行预处理。
作为优选，所述硫源与所述硒粉的摩尔比为7:3。
作为优选，所述硫源选自九水硫化钠。
作为优选，所述还原剂选自硼氢化钠。
另一方面，本发明实施例提供了一种铜硒硫对电极，是由上述方法制备得到。
再一方面，本发明实施例提供了一种量子点敏化太阳能电池，包括上述铜硒硫对电极。
又一方面，本发明实施例提供了上述铜硒硫对电极在制备量子点敏化太阳能电池中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明利用金属硫化物吸收输运电子能力较强，以及催化Sx 2-还原活性较高的特性，同时利用金属硒化物较低的传输电阻和较高的导电性，设计合成铜硒硫对电极；本发明利用铜基底腐蚀法，将预处理的铜片置于硫硒的前驱体溶液中，其中硫硒摩尔比例为7：3；本发明方法的特点是操作简便，工艺简单，耗时较短，过程可控，安全性高。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下以较佳实施例，对依据本发明申请的具体实施方式、技术方案、特征及其功效，详细说明如后。下述说明中的多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
实施例1
将黄箔铜片切成小块，清洗干净，烘干后再放入温度为80℃，体积分数为37％的浓盐酸中进行脱锌处理，得到预处理铜片；将超纯水与甲醇以体积比1:1混合形成混合溶液；将九水硫化钠(Na2S 9H2O)、硒粉及硼氢化钠加入到混合溶液中，磁力搅拌20min，使反应前驱物充分溶解后得到硫硒(S/Se)前驱体溶液，其中，所述硫源与所述硒粉的摩尔比为7:3；将所述预处理铜片放入所述前驱体溶液中，室温反应20min，反应结束后用去离子水冲洗掉残留溶液，烘干后，用无尘纸擦拭表面，去除粉状沉积物，得到铜硒硫对电极半成品，再将铜硒硫对电极半成品放入所述前驱体溶液中，重复上述操作两次，最终得到铜硒硫对电极。
实施例2
将黄箔铜片切成小块，清洗干净，烘干后再放入温度为75℃，体积分数为37％的浓盐酸中进行脱锌处理，得到预处理铜片；将超纯水与甲醇以体积比1:1混合形成混合溶液；将九水硫化钠(Na2S 9H2O)、硒粉及硼氢化钠加入到混合溶液中，磁力搅拌20min，使反应前驱物充分溶解后得到硫硒(S/Se)前驱体溶液，其中，所述硫源与所述硒粉的摩尔比为7:3；将所述预处理铜片放入所述前驱体溶液中，室温反应20min，反应结束后用去离子水冲洗掉残留溶液，烘干后，用无尘纸擦拭表面，去除粉状沉积物，得到铜硒硫对电极半成品，再将铜硒硫对电极半成品放入所述前驱体溶液中，重复上述操作两次，最终得到铜硒硫对电极。
实施例3
将黄箔铜片切成小块，清洗干净，烘干后再放入温度为85℃，体积分数为37％的浓盐酸中进行脱锌处理，得到预处理铜片；将超纯水与甲醇以体积比1:1混合形成混合溶液；将九水硫化钠(Na2S 9H2O)、硒粉及硼氢化钠加入到混合溶液中，磁力搅拌20min，使反应前驱物充分溶解后得到硫硒(S/Se)前驱体溶液，其中，所述硫源与所述硒粉的摩尔比为7:3；将所述预处理铜片放入所述前驱体溶液中，室温反应20min，反应结束后用去离子水冲洗掉残留溶液，烘干后，用无尘纸擦拭表面，去除粉状沉积物，得到铜硒硫对电极半成品，再将铜硒硫对电极半成品放入所述前驱体溶液中，重复上述操作两次，最终得到铜硒硫对电极。
本发明利用金属硫化物吸收输运电子能力较强，以及催化Sx 2-还原活性较高的特性，同时利用金属硒化物较低的传输电阻和较高的导电性，设计合成铜硒硫对电极；本发明利用铜基底腐蚀法，将预处理的铜片置于硫硒的前驱体溶液中，其中硫硒摩尔比例为7：3；本发明方法的特点是操作简便，工艺简单，耗时较短，过程可控，安全性高。
采用本发明方法制备得到一种铜硒硫对电极。
本发明还提供了一种量子点敏化太阳能电池，其包含铜硒硫对电极，制备量子点敏化太阳能电池的方法可从现有技术中选用，制备过程中所用的对电极可采用本发明的铜硒硫对电极。本发明还提供了铜硒硫对电极在制备量子点敏化太阳能电池中的应用。
以上公开的仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以上述权利要求的保护范围为准。
Claims (1)
1.一种铜硒硫对电极的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将黄箔铜片切成小块，清洗干净，烘干后再放入浓盐酸中进行预处理，得到预处理铜片，其中浓盐酸的温度为75℃-85℃；浓盐酸的质量分数为37％；
(2)将超纯水与甲醇以体积比1:1混合，形成混合溶液；
(3)将硫源、硒粉及还原剂硼氢化钠加入到所述混合溶液中，磁力搅拌，时间为20min；得到硫硒前驱体溶液，其中硫源选自九水硫化钠；硫源与硒粉的摩尔比为7:3；
(4)将所述预处理铜片放入所述前驱体溶液中，室温反应，室温反应的时间为20min，反应结束后用去离子水冲洗掉残留溶液，烘干后，用无尘纸擦拭表面，去除粉状沉积物，得到铜硒硫对电极半成品；
(5)将铜硒硫对电极半成品再放入所述前驱体溶液中，重复步骤(4)的操作两次，得到铜硒硫对电极。
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| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20191224 Termination date: 20200720 |