CN116282172A - 一种wo2材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于太阳能电池材料领域，具体涉及一种WO2材料及其制备方法和应用。本发明利用还原钨盐，高温煅烧的方式制备得到结构稳定，性能良好的WO2材料，并将其与碳源、松油醇混合制备得到WO2碳浆，将碳浆涂覆于钙钛矿层得WO2对电极。通过电化学性能测试可知，该WO2对电极可有效提高钙钛矿太阳能电池的填充因子和转换效率，在较低成本下，展现出较佳的效率和稳定性，且制备方法简便易操作，促进了钙钛矿太阳能电池的商业化发展。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池材料领域，具体涉及一种WO2材料及其制备方法和应用。
背景技术
钙钛矿太阳能电池具有PN结的光生伏特效应，在钙钛矿、界面和电极的各方面研究有着广阔的研究前景。但是目前钙钛矿太阳能电池对电极的研究较少，现有技术中，钙钛矿太阳能电池的对电极多为贵金属电极，但贵金属储量有限，成本较高，对钙钛矿太阳能电池走向商业化应用形成较大阻碍，因此，研发一种储量丰富，成本较低，导电性能优异的对电极对钙钛矿太阳能电池的发展应用有实际意义。
钨矿是我国的优势矿产资源，储量丰富，其中，WO2作为过渡金属氧化物，具有光致变色、电致变色的特性，常应用于光电变色、光学调试设备。而且，由于二氧化钨的结构具有固有的氧空位和强金属-金属键，令WO2具备优异的导电性能。但是，WO2的性质比较活泼，制备方法通常使用电化学法、溶胶凝胶法、溶剂热法，制备工序比较繁琐、成本较高，且在高温条件下WO2容易被氧化成WO3，因此，如何将性质活泼的WO2应用于对电极材料具有重大意义。
发明内容
针对现有技术中，钙钛矿太阳能电池的发展现状，从提高钙钛矿太阳能电池的稳定性和能量转化效率出发，探究WO2作为对电极材料对钙钛矿太阳能电池的性能影响，对降低制备钙钛矿太阳能电池的成本，提高钙钛矿太阳能电池的转化效率，促进绿色发展，推进钙钛矿太阳能电池商业化具有一定的指导价值。
为达到上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供了一种WO2材料的制备方法，至少包括如下步骤：
步骤一、将钨盐溶于水中，加入还原剂，进行还原反应，过滤，洗涤，干燥，得WO2粉末；
步骤二、惰性氛围下，将所述WO2粉末于450℃-550℃煅烧，得WO2材料。
相比于现有技术，本发明提供了一种本发明提供了WO2材料的制备方法，本发明采用还原剂还原钨盐溶液的方法制备了WO2粉末，再通过惰性气氛下的高温煅烧，将无定型的WO2粉末烧结成为结构稳定，性能优异的WO2晶体，WO2晶体属于正交晶系，稳定有序的结构可提高对电极的导电性，减少了浆料中颗粒团聚；再者，WO2特殊的缺氧结构和晶体结构中固有的强金属-金属键使其表现出良好的导电性，使钙钛矿太阳能电池在低成本的条件下，展现出较佳的效率和稳定性，而WO2的疏水性能够有效避免水渗透进入钙钛矿层，使钙钛矿太阳能电池的应用更为广泛。
优选的，步骤一中，所述钨盐为六氯化钨。
优选的，步骤一中，所述还原剂为NaBH4。
优选的，所述钨盐和还原剂的摩尔比为1:5-10。
优选的，步骤一中，钨盐溶解后的溶液浓度为0.008mol/L-0.012mol/L。
低浓度的钨盐溶液可以使还原反应更彻底，水可以降低生成物浓度，使反应平衡向生成WO2的方向移动，WO2在水或潮湿的情况下可以更稳定的存在。
优选的，步骤一中，所述还原反应的温度为20℃-35℃，反应时间为2h-4h。
优选的，步骤二中，所述WO2晶体为颗粒状结构。
优选的，所述WO2晶体的比表面积为24m2/g-47m2/g。
优选的，步骤二中，所述煅烧时间为1h-3h。
优选的，步骤二中，采用程序升温的方式升温至450℃-550℃，升温速率为2℃/min-6℃/min。
WO2粉末经惰性氛围下的高温烧结处理，由无定型的粉末状成为结构有序，性质稳定的晶体，晶体状的WO2具有较大的比表面积，且性质稳定用作对电极有良好的导电性。
本发明第二方面提供了一种WO2材料，由所述WO2材料的制备方法制备得到。
本发明第三方面提供了一种对电极，包括所述的WO2材料。
本发明第四方面提供了一种对电极的制备方法，至少包括如下步骤：
步骤a、将权利要求5所述的WO2材料和碳源加入松油醇中，球磨，得WO2碳浆；
其中，所述碳源为炭黑和石墨的混合物；
步骤b、将所述WO2碳浆刮涂于钙钛矿层上，干燥，烧结，得WO2对电极。
为了抑制二氧化钨的氧化，本发明还添加了石墨、炭黑和松油醇与WO2材料共同球磨，得到粒径均匀稳定的WO2碳浆，经过烧结可使含碳材料附着在WO2周围，降低其与空气的接触面积，避免WO2的快速氧化。
优选的，所述WO2材料、石墨和炭黑的质量比为1:0.15-0.25:0.08-0.12。
优选的，所述松油醇与WO2材料和碳源混合物总量的质量比为1-1.1:1。
优选的，步骤a中，所述球磨转速为300rpm-500rpm，球磨时间为12h-18h。
步骤b中，所述干燥的温度为60℃-100℃，干燥的时间为15min-20min。
优选的，步骤b中，所述烧结的温度为70℃-110℃，烧结时间为25min-45min。
优选的，步骤b中，所述刮涂的厚度为20μm-50μm。
本发明第五方面提供了所述的对电极在钙钛矿太阳能电池中的应用。
本发明提供了一种WO2材料及其制备方法和应用，利用强还原剂还原钨盐的方式，制备得到无定型的WO2粉末，再对WO2粉末进行高温退火处理后，将性质不稳定的WO2粉末烧结为结构有序，性质稳定的WO2晶体，利用WO2晶体的缺氧结构和固有的强金属-金属键使之成为一种性能优异的导体，使得钙钛矿太阳能电池在较低成本下，展现出较佳的效率和稳定性，且制备方法简便易操作，促进了钙钛矿太阳能电池的商业化发展。
附图说明
图1中，(a)为实施例1材料的扫描电镜图，(b)为实施例1所得WO2对电极应用于钙钛矿太阳能电池中所测J-V曲线图，(c)为对比例2材料的扫描电镜图，(d)为对比例2所得WO2对电极应用于钙钛矿太阳能电池中所测J-V曲线图。
图2为实施例1所提供的WO2晶体和对比例1所提供的WO2粉末的XRD图谱。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种用于钙钛矿太阳能电池的WO2对电极的制备方法，具体内容如下：
步骤一、称取0.2g WCl6溶于50mL蒸馏水中，加入0.13g NaBH4，搅拌均匀，于25℃下反应3h，得悬浊液，将所述悬浊液抽滤，用无水乙醇洗涤后，将所得固体于60℃，真空度为0.08MPa的条件下烘干，得WO2粉末。
步骤二、将所述WO2粉末置于管式炉中，在氮气气体氛围下，以3℃/min的升温速率，升温至500℃，煅烧处理2h，反应完毕，冷却，得WO2晶体。
步骤三、将所述WO2晶体、石墨和炭黑按质量比为1:0.15:0.1混合均匀，再加入与混合物质量比为1:1的松油醇，搅拌均匀，于全方位行星式球磨机中研磨18h制备得WO2碳浆。
步骤四、将所述WO2碳浆刮涂于钙钛矿层上，刮涂的厚度为40μm，于70℃下干燥15min，再在80℃下烧结40min，得用于钙钛矿太阳能电池的WO2对电极。
实施例2
本实施例提供一种用于钙钛矿太阳能电池的WO2对电极的制备方法，具体内容如下：
称取0.2g WCl6溶于50mL蒸馏水中，加入0.13g NaBH4，搅拌均匀，于30℃下反应2.5h，得悬浊液，将所述悬浊液抽滤，用无水乙醇洗涤后，将所得固体于60℃，真空度为0.08MPa的条件下烘干，得WO2粉末。
步骤二、将所述WO2粉末置于管式炉中，在氮气气体氛围下，以4℃/min的升温速率，升温至500℃，煅烧处理2h，反应完毕，冷却，得WO2晶体。
步骤三、将所述WO2晶体、石墨和炭黑按质量比为1:0.15:0.1混合均匀，再加入与混合物质量比为1.1:1的松油醇，搅拌均匀，于全方位行星式球磨机中研磨17h制备得WO2碳浆。
步骤四、将所述WO2碳浆刮涂于钙钛矿层上，刮涂的厚度为45μm，于70℃下干燥15min，再在80℃下烧结40min，得用于钙钛矿太阳能电池的WO2对电极。
实施例3
本实施例提供一种用于钙钛矿太阳能电池的WO2对电极的制备方法，具体内容如下：
步骤一、称取0.2g WCl6溶于50mL蒸馏水中，加入0.13g NaBH4，搅拌均匀，于25℃下反应3h，得悬浊液，将所述悬浊液抽滤，用无水乙醇洗涤后，将所得固体于60℃，真空度为0.08MPa的条件下烘干，得WO2粉末。
步骤二、将所述WO2粉末置于管式炉中，在氮气气体氛围下，以3℃/min的升温速率，升温至500℃，煅烧处理2h，反应完毕，冷却，得WO2晶体。
步骤三、将所述WO2晶体、石墨和炭黑按质量比为1:0.2:0.12混合均匀，再加入与混合物质量比为1:1的松油醇，搅拌均匀，于全方位行星式球磨机中研磨18h制备得WO2碳浆。
步骤四、将所述WO2碳浆刮涂于钙钛矿层上，刮涂的厚度为40μm，于70℃下干燥15min，再在80℃下烧结40min，得用于钙钛矿太阳能电池的WO2对电极。
实施例4
本实施例提供一种用于钙钛矿太阳能电池的WO2对电极的制备方法，具体内容如下：
步骤一、称取0.2g WCl6溶于50mL蒸馏水中，加入0.13g NaBH4，搅拌均匀，于25℃下反应3h，得悬浊液，将所述悬浊液抽滤，用无水乙醇洗涤后，将所得固体于60℃，真空度为0.08MPa的条件下烘干，得WO2粉末。
步骤二、将所述WO2粉末置于管式炉中，在氮气气体氛围下，以8℃/min的升温速率，升温至500℃，煅烧处理2h，反应完毕，冷却，得WO2晶体。
步骤三、将所述WO2晶体、石墨和炭黑按质量比为1:0.15:0.1混合均匀，再加入与混合物质量比为1:1的松油醇，搅拌均匀，于全方位行星式球磨机中研磨18h制备得WO2碳浆。
步骤四、将所述WO2碳浆刮涂于钙钛矿层上，刮涂的厚度为40μm，于70℃下干燥15min，再在80℃下烧结40min，得用于钙钛矿太阳能电池的WO2对电极。
实施例5
本实施例提供一种用于钙钛矿太阳能电池的WO2对电极的制备方法，具体内容如下：
步骤一、称取0.3g WCl6溶于50mL蒸馏水中，加入0.13g NaBH4，搅拌均匀，于25℃下反应3h，得悬浊液，将所述悬浊液抽滤，用无水乙醇洗涤后，将所得固体于60℃，真空度为0.08MPa的条件下烘干，得WO2粉末。
步骤二、将所述WO2粉末置于管式炉中，在氮气气体氛围下，以3℃/min的升温速率，升温至500℃，煅烧处理2h，反应完毕，冷却，得WO2晶体。
步骤三、将所述WO2晶体、石墨和炭黑按质量比为1:0.15:0.1混合均匀，再加入与混合物质量比为1:1的松油醇，搅拌均匀，于全方位行星式球磨机中研磨18h制备得WO2碳浆。
步骤四、将所述WO2碳浆刮涂于钙钛矿层上，刮涂的厚度为40μm，于70℃下干燥15min，再在80℃下烧结40min，得用于钙钛矿太阳能电池的WO2对电极。
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于省略了步骤二，其他成分和方法保持不变，具体内容如下：
步骤一、称取0.2g WCl6溶于50mL蒸馏水中，加入0.13g NaBH4，搅拌均匀，于25℃下反应3h，得悬浊液，将所述悬浊液抽滤，用无水乙醇洗涤后，将所得固体于60℃，真空度为0.08MPa的条件下烘干，得WO2粉末。
步骤二、将所述WO2粉末、石墨和炭黑按质量比为1:0.15:0.1混合均匀，再加入与混合物质量比为1:1的松油醇，搅拌均匀，于全方位行星式球磨机中研磨18h制备得WO2碳浆。
步骤三、将所述WO2碳浆刮涂于钙钛矿层上，刮涂的厚度为40μm，于70℃下干燥15min，再在80℃下烧结40min，得用于钙钛矿太阳能电池的WO2对电极。
对比例2
本对比例与实施例1的区别在于步骤二中退火处理不在惰性氛围下进行，其他成分和制备方法不变，具体内容如下：
步骤一、称取0.2g WCl6溶于50mL蒸馏水中，加入0.13g NaBH4，搅拌均匀，于25℃下反应3h，得悬浊液，将所述悬浊液抽滤，用无水乙醇洗涤后，将所得固体于60℃，真空度为0.08MPa的条件下烘干，得WO2粉末。
步骤二、将所述WO2粉末置于管式炉中，以3℃/min的升温速率，升温至500℃，煅烧处理2h，反应完毕，冷却，得WO2晶体。
步骤三、将所述WO2晶体、石墨和炭黑按质量比为1:0.15:0.1混合均匀，再加入与混合物质量比为1:1的松油醇，搅拌均匀，于全方位行星式球磨机中研磨18h制备得WO2碳浆。
步骤四、将所述WO2碳浆刮涂于钙钛矿层上，刮涂的厚度为40μm，于70℃下干燥15min，再在80℃下烧结40min，得用于钙钛矿太阳能电池的WO2对电极。
为进一步说明本发明提供的WO2对电极应用于钙钛矿太阳能电池的性能，本发明使用CHI660E电化学工作站和SXDN-150E太阳光模拟器，在室内模拟太阳光大气质量AM1.5，温度25℃，100mW cm-2下测量利用实施例1-5和对比例1-2提供的WO2对电极制得的钙钛矿太阳能的电池转化效率，结果如表1所示
表1各实施例和对比例所提供的WO2对电极应用于钙钛矿太阳能电池的性能测试数据表
根据图1和表1可以看出，本发明实施例1提供的用于钙钛矿太阳能电池的WO2对电极粒径更小，制备的钙钛矿太阳能电池的开路电压更高，填充因子更大，电池的转化效率也更好。而根据图2可知，WO2的晶体结构为正交晶系，空间群为Pnma，吸收峰分别对应了(111)、(121)、(400)晶面，经管式炉退火后X射线衍射峰更尖锐，制备的材料结晶更好，证实了实施例1中高温退火的操作将无定型WO2粉末烧结成为稳定的WO2晶体。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种WO2材料的制备方法，其特征在于：至少包括如下步骤：
步骤一、将钨盐溶于水中，加入还原剂，进行还原反应，过滤，洗涤，干燥，得WO2粉末；
步骤二、惰性氛围下，将所述WO2粉末于450℃-550℃煅烧，得WO2材料。
2.如权利要求1所述的WO2材料的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述钨盐为六氯化钨；和/或
步骤一中，所述还原剂为NaBH4；和/或
所述钨盐和还原剂的摩尔比为1:5-10。
3.如权利要求1所述的WO2材料的制备方法，其特征在于，步骤一中，钨盐溶解后的溶液浓度为0.008mol/L-0.012mol/L。
4.如权利要求1所述的WO2材料的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述还原反应的温度为20℃-35℃，反应时间为2h-4h；和/或
步骤二中，所述煅烧时间为1h-3h；和/或
步骤二中，采用程序升温的方式升温至450℃-550℃，升温速率为2℃/min-6℃/min。
5.一种WO2材料，其特征在于，由权利要求1-4任一项所述的WO2材料的制备方法制备得到。
6.一种对电极，其特征在于，包括权利要求5所述的WO2材料。
7.一种对电极的制备方法，其特征在于，至少包括如下步骤：
步骤a、将权利要求5所述的WO2材料和碳源加入松油醇中，球磨，得WO2碳浆；其中，所述碳源为炭黑和石墨的混合物；
步骤b、将所述WO2碳浆刮涂于钙钛矿层上，干燥，烧结，得WO2对电极。
8.如权利要求7所述的对电极的制备方法，其特征在于，所述WO2材料、石墨和炭黑的质量比为1:0.15-0.25:0.08-0.12；和/或
所述松油醇与WO2材料和碳源混合物总量的质量比为1-1.1:1。
9.如权利要求7所述的对电极的制备方法，其特征在于，步骤a中，所述球磨转速为300rpm-500rpm，球磨时间为12h-18h；和/或
步骤b中，所述干燥的温度为60℃-100℃，干燥的时间为15min-20min；和/或
步骤b中，所述烧结的温度为70℃-110℃，烧结时间为25min-45min；和/或
步骤b中，所述刮涂的厚度为20μm-50μm。
10.权利要求6所述的对电极在钙钛矿太阳能电池中的应用。
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Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
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| CN104810158A (zh) * | 2015-04-29 | 2015-07-29 | 河北大学 | 一种敏化太阳能电池对电极材料及其制备方法 |
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-
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1059856A (zh) * | 1990-09-10 | 1992-04-01 | 通用电气公司 | 用于生产钨粉的流化床方法 |
| CN104810158A (zh) * | 2015-04-29 | 2015-07-29 | 河北大学 | 一种敏化太阳能电池对电极材料及其制备方法 |
| CN107879376A (zh) * | 2017-11-17 | 2018-04-06 | 郑州大学 | 一种亚化学计量氧化钨的制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| MINGXING WU ET AL.: "A novel catalyst of WO2 nanorod for the counter electrode of dye-sensitized solar cells", CHEM. COMMUN., vol. 47, 8 March 2011 (2011-03-08), pages 4535 * |
| SELIM COŞKUN ET AL.: "A facile water-assisted route for synthesis of tungsten dioxide (WO2) nanopowders", POWER TECHNOLOGY, vol. 256, 9 February 2014 (2014-02-09), pages 1 - 2 * |
Also Published As
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