[发明专利]去角八面体结构的Cu2O、制备方法及在制备太阳能电池光阴极中的应用

说明书

技术领域

本发明属于染料敏化太阳能电池技术领域，具体涉及一种去角八面体结构的Cu₂O、制备方法及其在制备染料敏化太阳能电池光阴极中的应用。

背景技术

能源问题是制约目前世界经济发展的首要问题，太阳能作为一种取之不尽用之不竭，无污染洁净的天然绿色能源而成为最有希望的能源之一。目前研究和应用最广泛的太阳能电池主要是硅系太阳能电池，但硅系电池原料成本高，生产工艺复杂，效率提高潜力有限，其光电转换效率的理论极限值为30％限制了其民用化，急需开发低成本的太阳能电池。1991年瑞士学者等在Nature上发表文章，提出了一种新型的以染料敏化二氧化钛纳米晶薄膜为光阳极的太阳能电池，其具有制作简单、成本低廉、效率高和寿命长等优点，光电转换效率目前可以达到11％以上，因此成为新一代太阳能电池的主要研究方向。

P型半导体氧化物纳米晶薄膜是染料敏化太阳能电池的重要组成部分，其承载着染料的吸附，电子的传输和对入射光的散射等任务。目前，P型半导体材料应用于染料敏化太阳能电池，主要为镍的氧化物，但由于其自身特性的限制，氧化镍的光转化效率比较低，因此，具有较高电子传输效率的Cu₂O材料成为染料敏化太阳能电池光阴极材料所追求的对象。主要制备方式包括：水浴合成法、气相沉积法、水解沉淀法等等。在染料敏化太阳能电池中，具有较大的电子传输速率的光阴极材料有着广泛的前景。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种氧化亚铜材料及其制备方法，并且把此制备方法合成出的的氧化亚铜应用做染料敏化太阳能电池的光阴极。该方法制得的氧化亚铜应用于染料敏化太阳能电池领域。

本发明提供一种氧化亚铜材料的制备方法，包括以下步骤：

1)称取1.60～1.70g三水合硝酸铜，加入到10mL去离子水中，磁力搅拌10～20min；

2)称取2.70～2.80g三水合柠檬酸钠，加入到10mL去离子水中，磁力搅拌10～20min；

3)称取3.0～3.10g无水碳酸钠，加入到10mL去离子水中，磁力搅拌10～20min；

4)称取2.70g～2.80g葡萄糖，加入到10mL去离子水中，磁力搅拌10～20min；

5)称取1.0g～1.2g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)加入170mL去离子水中，磁力搅拌10～20min；然后将步骤1)～4)得到的溶液依次逐滴加入到聚乙烯吡咯烷酮的去离子水溶液中，磁力搅拌20min～30min；

6)将步骤5)得到的混合溶液在60～90℃、磁力搅拌下水浴100～130min；

7)将反应后混合溶液自然冷却到室温，并在室温下放置36～60小时进行氧化；

8)将上述的室温氧化后的反应物倒出，进行离心，离心速率为8000～15000转/分钟；

9)将离心后产物用去离子水和乙醇交替洗涤后分别离心，各重复3～6次；把洗涤后的离心产物放入到60～80℃真空烘箱中，烘干5～10小时取出，离心速率为8000～15000转/分钟，从而得到本发明所述的氧化亚铜材料。

取商用及本发明制备的氧化亚铜材料各0.1～0.2g加入到1～1.5mL的乙醇中，磁力搅拌10～20min，用移液枪取20～25μL氧化亚铜的乙醇溶液，分别垂直滴在已清洁及用胶带处理后的FTO(氟掺杂的二氧化锡玻璃片)基片凹槽内(处理过程为：按照去离子水、乙醇、丙酮、乙醇的顺序，清洗FTO，吸耳球吹干后，用无痕胶带在FTO四周按照边长为0.5cm～0.6cm的正方形贴出凹槽，可用游标卡尺测量)，用刀片快速刮平，将刮涂后的FTO基片放入60～80℃真空烘箱中，2～3小时后取出，除去胶带，从而得到氧化亚铜光阴极薄膜。

本发明提供一种氧化亚铜材料，其是由上述方法制备的。

本发明提供的氧化亚铜材料可以用作染料敏化太阳能电池的光阴极材料。

本发明的有益效果：该制备方法效率高、成本低、方法简单、实验周期短、制得的氧化亚铜材料可以应用于染料敏化太阳能电池并作为光阴极，组装成的染料敏化太阳能电池的光电转换效率为0.42％。

附图说明

图1：本发明制备的氧化亚铜材料(a)及将其制备成光阴极薄膜(b)的放大2000倍的扫描电镜图片；

图2：本发明制备的氧化亚铜材料的XRD图；其2θ分别为29.65、36.46、42.43、61.64、73.78以及77.76，从标准卡片上可知为赤铜矿。