[发明专利]染料敏化太阳能电池用ZnO/石墨烯复合纳米结构光阳极及制法

权利要求书

1.一种染料敏化太阳能电池用ZnO/石墨烯复合纳米结构光阳极，其特征在于由ZnO纳米颗粒和电子传输性能优越的石墨烯组成ZnO/石墨烯复合纳米结构，再采用丝网印刷工艺制备在导电基底上得到光阳极。

2.一种染料敏化太阳能电池用ZnO/石墨烯复合纳米结构光阳极的制备方法，其特征在于：首先利用Hummers法制备得到氧化石墨烯和采用溶剂热法合成ZnO纳米颗粒粉体；然后将氧化石墨烯和ZnO纳米颗粒粉体添加到聚乙烯醇的乙醇水溶液中形成混合物浆料；紧接着采用丝网印刷工艺在导电基底上制备ZnO/氧化石墨烯的复合薄膜；最后采用肼蒸汽化学还原和惰性气体保护下的高温退火等工序将复合薄膜中的氧化石墨烯还原成石墨烯，同时去除聚乙烯醇杂质，形成ZnO/石墨烯复合结构的光阳极。

3.一种染料敏化太阳能电池用ZnO/石墨烯复合纳米结构光阳极的制备方法，其特征在于制备步骤为:

(1) 利用Hummers法制得氧化石墨，用去离子水洗涤并在10000~20000r/min的转速下离心分离，经洗涤和离心分离后得到纯净的氧化石墨，将其超声分散于去离子水或乙醇中得到氧化石墨烯溶液；

(2) 将ZnAc₂·2H₂O溶于一缩乙二醇，配制成浓度为0.05~0.5 mol/L的溶液，加热到150~200℃后冷凝回流4~24小时进行溶剂热反应，然后将产物离心分离并用乙醇反复洗涤，最后烘干成为白色ZnO纳米颗粒粉体；

(3) 将聚乙烯醇溶解于70~100℃的热水，再用体积比1:1配制的乙醇水溶液将其进一步稀释，得到聚乙烯醇的粘稠状液体；

(4) 在上述粘稠状液体中添加ZnO纳米颗粒白色粉体和氧化石墨烯溶液，充分搅拌均匀，得到ZnO/氧化石墨烯的混合物浆料，其中ZnO纳米颗粒的浓度为0.001mol/mL；

(5) 采用丝网印刷工艺将上述ZnO/氧化石墨烯复合物浆料转移到导电基底上形成不同厚度的薄膜，并在50~120℃的烘箱中烘干；

(6) 将附着有ZnO/氧化石墨烯薄膜的导电基底放入肼蒸汽中还原6~15小时，取出后置于惰性气体保护的高温炉中，缓慢升温并保温1~4小时后随炉冷却，然后关闭惰性气体；最后采用500℃以上高温加热以去除杂质。

4.根据权利要求3所述的一种染料敏化太阳能电池用ZnO/石墨烯复合纳米结构光阳极的制备方法，其特征在于所述步骤(1)中氧化石墨烯溶液的配制浓度为1~10 mg/mL。

5.根据权利要求3所述的一种染料敏化太阳能电池用ZnO/石墨烯复合纳米结构光阳极的制备方法，其特征在于所述步骤(3)中溶于乙醇水溶液的聚乙烯醇质量含量为5%~30%。

6.根据权利要求3所述的一种染料敏化太阳能电池用ZnO/石墨烯复合纳米结构光阳极的制备方法，其特征在于所述步骤(4)中氧化石墨烯与ZnO的质量含量比例为0.1%~10%。

7.根据权利要求3所述的一种染料敏化太阳能电池用ZnO/石墨烯复合纳米结构光阳极的制备方法，其特征在于所述步骤(6)中所用惰性气体为氮气或者氩气，缓慢升温的升温速率严格控制在1~10℃/min，保温温度区间为400~500℃。