一種柔性敏化太陽能電池對電極的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于太陽能電池對電極技術領域，具體涉及一種柔性敏化太陽能電池對電極的制備方法。
【背景技術】
[0002]太陽能電池具有廉價、無污染和運行方便等諸多優點，并且取之不盡用之不竭，因此成為最具開發潛力的新能源之一。太陽能電池是通過電效應或光化學效應直接把光能轉化為電能的裝置。太陽能電池的發展過程分為第一代硅系太陽能電池、第二代薄膜太陽能電池和第三代高效太陽能電池。而量子點敏化太陽能電池作為第三代高效太陽能電池，具有成本低廉、制作簡單和理論效率較高的優點，成為新能源領域關注的熱點。
[0003]量子點敏化太陽能電池是由光陽極、電解質和對電極組成的“三明治”結構電池，其中對電極的作用是收集外電路中的電極，并在電解液中與氧化性物質發生反應將其還原為還原性物質以供量子點再生使用。普通的量子點太陽能電池是基于透明導電玻璃基底而制備的，因此傳統的對電極也一般由剛性的導電玻璃及其上的催化活性層組成。隨著人們對便攜式供電系統要求的日趨強烈，柔性敏化太陽能電池的發展成為不可避免的趨勢，在柔性量子點敏化太陽能電池的研究中柔性對電極的開發成為至關重要的環節。
[0004]與傳統的敏化太陽能電池不同，柔性敏化太陽能電池的基底主要為不耐高溫的透明導電高分子材料，不能采用傳統的工藝對其進行高溫燒結。目前主要采用的是ΙΤ0-ΡΕΤ(鍍氧化銦錫導電層的聚對苯二甲酸乙二醇酯基底)和ΙΤ0-ΡΕΝ (鍍氧化銦錫導電層的聚萘二甲酸乙二醇酯基底)，其耐熱溫度均低于150°C，溫度過高基板易破裂變形，并且制備產物在基底表面附著力不夠易脫落，生產成本較高且工藝較為復雜。
【發明內容】
[0005]本發明解決的技術問題是提供了一種成本低廉且工藝簡單的柔性敏化太陽能電池對電極的制備方法。
[0006]本發明為解決上述技術問題采用如下技術方案，一種柔性敏化太陽能電池對電極的制備方法，其特征在于具體步驟為:將金屬絲用砂紙打磨干凈后依次用蒸餾水、乙醇和丙酮超聲清洗，干燥備用；配制摩爾濃度為0.0001-0.005mol/L的硫源溶液，該硫源溶液為硫脲、硫化鈉或硫代乙酰胺，將上述處理過的金屬絲浸泡于硫源溶液中，于120-150°C水熱反應4-8h，降至室溫后將金屬絲清洗干凈并干燥，然后置于惰性氣氛中于200-300°C熱處理30-60min得到表面包覆一層納米片狀金屬硫化物的金屬絲即柔性敏化太陽能電池對電極。
[0007]進一步限定，所述的金屬絲為W、Zn、Fe、Co、N1、Al、Mn、Cu、Mo或Cr，金屬絲的直徑為 0.1-0.5mm。
[0008]進一步限定，所述的金屬絲依次用蒸餾水、乙醇和丙酮超聲清洗的時間分別為20_30mino
[0009]進一步限定，所述的惰性氣氛為氮氣或氬氣。
[0010]本發明制備的對電極在金屬絲上原位生長金屬硫化物納米片具有較大的比表面積和原子級的層片厚度而表現出較強的催化性能，在金屬絲上生長的這種特定的形貌有利于電子的快速傳輸，從而促進電解液還原再生，使電池的電化學性能得到明顯提高。
【附圖說明】
[0011]圖1是本發明實施例2所制備的表面包覆一層硫化鎳的鎳金屬絲的電子掃描圖，由圖可知制備的硫化鎳具有原子級別的厚度和較大的比表面積，有利于電解液的浸潤；
圖2是本發明實施例3所制備的表面包覆一層硫化鉬的鉬金屬絲的電子掃描圖，由圖可知制備的硫化鉬具有較大的比表面積，有利于為反應提供更多的活性位點，從而表現出較好的催化性能。
【具體實施方式】
[0012]以下通過實施例對本發明的上述內容做進一步詳細說明，但不應該將此理解為本發明上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本發明上述內容實現的技術均屬于本發明的范圍。
[0013]實施例1
將直徑為0.5mm的鎳金屬絲用800目砂紙打磨干凈去除表面氧化物，并用蒸餾水、乙醇和丙酮分別超聲清洗20min ;配制摩爾濃度為0.005mol/L的硫化納溶液，將清洗干凈的鎳金屬絲浸泡于上述溶液中，于150°C水熱反應4h，降至室溫后將鎳金屬絲取出清洗并干燥，將上述鎳金屬絲置于隊氣氛中于300°C熱處理30min即得到表面包覆一層納米片狀硫化鎳的鎳金屬絲。
[0014]實施例2
將直徑為0.5mm的鎳金屬絲用800目砂紙打磨干凈去除表面氧化物，并用蒸餾水、乙醇和丙酮分別超聲清洗30min ;配制摩爾濃度為0.0005mol/L的硫脲溶液，將清洗干凈的鎳金屬絲浸泡于上述溶液中，于150°C水熱反應4h，降至室溫后將鎳金屬絲取出清洗并干燥，將上述鎳金屬絲置于隊氣氛中于200°C熱處理lh即得到表面包覆一層納米片狀硫化鎳的鎳金屬絲。
[0015]實施例3
將直徑為0.1mm的鉬金屬絲用800目砂紙打磨干凈去除表面氧化物，并用蒸餾水、乙醇和丙酮分別超聲清洗25min ;配制摩爾濃度為0.005mol/L的硫化納溶液，將清洗干凈的鉬金屬絲浸泡于上述溶液中，于150°C水熱反應8h，降至室溫后將鉬金屬絲取出清洗并干燥，將上述鉬金屬絲置于Ar氣氛中于300°C熱處理30min即得到表面包覆一層納米片狀硫化鉬的鉬金屬絲。
[0016]實施例4
將直徑為0.3mm的鉬金屬絲用800目砂紙打磨干凈去除表面氧化物，并用蒸餾水、乙醇和丙酮分別超聲清洗20min ;配制摩爾濃度為0.0001mol/L的硫代乙酰胺溶液，將清洗干凈的鉬金屬絲浸泡于上述溶液中，于120°C水熱反應4h，降至室溫后將鉬金屬絲取出清洗并干燥，將上述鉬金屬絲置于Ar氣氛中于200°C熱處理lh即得到表面包覆一層納米片狀硫化鉬的鉬金屬絲。
[0017]以上實施例描述了本發明的基本原理、主要特征及優點，本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明原理的范圍下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進均落入本發明保護的范圍內。
【主權項】
1.一種柔性敏化太陽能電池對電極的制備方法，其特征在于具體步驟為:將金屬絲用砂紙打磨干凈后依次用蒸餾水、乙醇和丙酮超聲清洗，干燥備用；配制摩爾濃度為0.0001-0.005mol/L的硫源溶液，該硫源溶液為硫脲、硫化鈉或硫代乙酰胺，將上述處理過的金屬絲浸泡于硫源溶液中，于120-150°C水熱反應4-8h，降至室溫后將金屬絲清洗干凈并干燥，然后置于惰性氣氛中于200-30(TC熱處理30-60min得到表面包覆一層納米片狀金屬硫化物的金屬絲即柔性敏化太陽能電池對電極。2.根據權利要求1所述的柔性敏化太陽能電池對電極的制備方法，其特征在于:所述的金屬絲為W、Zn、Fe、Co、N1、Al、Μη、Cu、Mo或Cr，金屬絲的直徑為0.1-0.5mm。3.根據權利要求1所述的柔性敏化太陽能電池對電極的制備方法，其特征在于:所述的金屬絲依次用蒸餾水、乙醇和丙酮超聲清洗的時間分別為20-30min。4.根據權利要求1所述的柔性敏化太陽能電池對電極的制備方法，其特征在于:所述的惰性氣氛為氮氣或氬氣。
【專利摘要】本發明公開了一種柔性敏化太陽能電池對電極的制備方法，屬于太陽能電池技術領域。本發明的技術方案要點為：將金屬絲用砂紙打磨干凈后依次用蒸餾水、乙醇和丙酮超聲清洗，干燥備用；將上述處理過的金屬絲浸泡于硫源溶液中，于120-150℃水熱反應4-8h，降至室溫后將金屬絲清洗干凈并干燥，然后置于惰性氣氛中于200-300℃熱處理30-60min得到表面包覆一層納米片狀金屬硫化物的金屬絲即柔性敏化太陽能電池對電極。本發明制備的對電極在金屬絲上原位生長金屬硫化物納米片具有較高的比表面積和原子級的片層厚度而表現出較強的催化性能，同時在金屬絲上生長的柔性對電極材料有利于電子的快速傳輸，從而促進電解液還原再生提高電池的電化學性能。
【IPC分類】H01G9/20, H01G9/042
【公開號】CN105355437
【申請號】CN201510805063
【發明人】武大鵬, 高志永, 安義鵬, 徐芳, 王紅菊, 蔣凱
【申請人】河南師范大學
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年11月21日