CN110828182A - 一种镁掺杂二氧化锡光阳极的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种镁掺杂二氧化锡光阳极的制备方法，采用溶液凝胶法制备了镁掺杂二氧化锡的光阳极浆料，在一定浓度的四氯化锡水溶液中的添加一定比例的硝酸镁，用氨水调节PH，直到溶液完全沉淀，随后用去离子水和乙醇洗涤直到溶液呈中性，放在鼓风干燥箱干燥一段时间直到沉淀完全干燥，随后研磨并经过一定时间高温退火，得到镁掺杂二氧化锡粉末，加入松油醇，乙基纤维素，OP乳化剂制备光阳极浆料。本发明在二氧化锡晶格中加入镁，使镁离子取代锡离子形成氧化镁，引起导带的向上移动，从而改善电流密度，提高太阳能电池光电转化效率。本发明实用性强，方法简单，可大规模生产，为人们提供更高效的太阳能电池器件。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池材料技术领域，具体涉及一种镁掺杂二氧化锡光阳极的制备方法。
背景技术
近年来，染料敏化太阳能电池以其制造简单、原料便宜、制造成本低等优点引起了人们的广泛关注，但其光电转化效率一直不理想。光阳极(工作电极)是决定太阳能电池性能的关键，特别是纳米结构的光电阳极具有大的比表面积、高的电子转移效率和低的电子复合，有利于制备光电转换效率高的太阳能电池。二氧化锡半导体纳米颗粒由于其高电子迁移率(100-200cm2/Vs)和宽带隙(3.62eV)，具有光生电子的快速传输和电子的更优异的长期稳定性等特性，是优异的光阳极材料。但是，二氧化锡的导带很低，与吸光层的能量偏移太大，所以对于导带能级的低固有值，带隙工程是最有效的方法。在二氧化锡半导体纳米颗粒里面掺杂适当的金属可以改变带隙，这不仅调整其电学和光学性质，还能钝化缺陷。本发明采用镁掺杂二氧化锡纳米粒子，在二氧化锡晶格中加入镁，使镁离子取代锡离子形成氧化镁，引起导带的向上移动，增强电荷传输，从而改善电流密度，提高太阳能电池光电转化效率，满足人们的需要。
发明内容
本发明所要解决的问题是：提供一种镁掺杂二氧化锡光阳极的制备方法，采用溶液凝胶法制备了镁掺杂二氧化锡的光阳极浆料，在一定浓度的四氯化锡溶液中的添加一定比例的硝酸镁，用氨水调节PH值，直到溶液完全沉淀，随后用去离子水和乙醇清洗直到溶液呈中性，放在鼓风干燥箱干燥一段时间直到沉淀完全干燥，随后研磨后经过一定时间高温退火，得到镁掺杂二氧化锡粉末，加入松油醇，乙基纤维素，OP乳化剂制备光阳极浆料。
本发明为解决上述问题所提供的技术方案为：一种镁掺杂二氧化锡光阳极的制备方法，所述方法包括以下步骤，
步骤1前驱体溶液配制
称量五水合四氯化锡和硝酸镁，加入去离子水，磁力搅拌下完全溶解；
步骤2溶液沉淀并洗涤
向前驱体溶液滴加氨水至PH值为12使溶液完全沉淀，随后用去离子水和乙醇洗涤，直至溶液呈中性；
步骤3沉淀干燥与研磨
将上述沉淀放入鼓风干燥箱，直到沉淀完全干燥，用研钵研磨得到镁掺杂二氧化锡粉末；
步骤4高温退火
将得到的镁掺杂二氧化锡粉末在马弗炉中退火；
步骤5光阳极浆料制备
在得到的粉末中加入乙基纤维素，松油醇和OP乳化剂，旋转蒸发得到光阳极浆料。
优选的，所述步骤1中四氯化锡水溶液的浓度为0.5mmol/ml。
优选的，所述步骤1中硝酸镁的比例为3-5wt％。
优选的，所述步骤4中退火的条件为650℃，30min。
与现有技术相比，本发明的优点是：本发明采用镁掺杂二氧化锡纳米粒子，在二氧化锡晶格中加入镁，使镁离子取代锡离子形成氧化镁，引起导带的向上移动，增强电荷传输，从而改善电流密度，提高太阳能电池光电转化效率，满足人们的需要。
具体实施方式
以下通过实施例来详细说明本发明的实施方式，藉此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
实施例1
步骤1前驱体溶液配制
称量10.52g五水合四氯化锡和0.42g硝酸镁，加入60ml去离子水，磁力搅拌下完全溶解。
步骤2溶液沉淀并洗涤
向前驱体溶液滴加10ml氨水至PH值为12使溶液完全沉淀，随后用去离子水和乙醇洗涤5次，直至溶液呈中性。
步骤3沉淀干燥与研磨
将上述沉淀放入80℃鼓风干燥箱，直到沉淀完全干燥，用研钵研磨半小时得到镁掺杂二氧化锡粉末。
步骤4高温退火
将得到的镁掺杂二氧化锡粉末在马弗炉中650℃退火30min。
步骤5光阳极浆料制备
在得到的粉末中加入0.6g乙基纤维素，5g松油醇和0.5g OP乳化剂，旋转蒸发得到光阳极浆料。
以上仅就本发明的最佳实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅局限于以上实施例，其具体结构允许有变化。凡在本发明独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明保护范围内。
Claims (4)
1.一种镁掺杂二氧化锡光阳极的制备方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤，
步骤1前驱体溶液配制
称量五水合四氯化锡和硝酸镁，加入去离子水，磁力搅拌下完全溶解；
步骤2溶液沉淀并洗涤
向前驱体溶液滴加氨水至PH值为12使溶液完全沉淀，随后用去离子水和乙醇洗涤，直至溶液呈中性；
步骤3沉淀干燥与研磨
将上述沉淀放入鼓风干燥箱，直到沉淀完全干燥，用研钵研磨得到镁掺杂二氧化锡粉末；
步骤4高温退火
将得到的镁掺杂二氧化锡粉末在马弗炉中退火；
步骤5光阳极浆料制备
在得到的粉末中加入乙基纤维素，松油醇和OP乳化剂，旋转蒸发得到光阳极浆料。
2.根据权利要求1所述的一种镁掺杂二氧化锡光阳极的制备方法，其特征在于：所述步骤1中四氯化锡水溶液的浓度为0.5mmol/ml。
3.根据权利要求1所述的一种镁掺杂二氧化锡光阳极的制备方法，其特征在于：所述步骤1中硝酸镁的比例为3-5wt％。
4.根据权利要求1所述的一种镁掺杂二氧化锡光阳极的制备方法，其特征在于：所述步骤4中退火的条件为650℃，30min。
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