[发明专利]镍、钴取代的锌钨杂多配合物/结晶紫有序薄膜的光电转换性能

说明书

具有光电转换性能的杂多配合物与有机染料杂化的有序薄膜材料，涉及镍、钴取代的锌钨杂多配合物与结晶紫的有序薄膜的制备方法及光电转换性质的评价。镍、钴取代的锌钨杂多配合物与结晶紫的有序薄膜由[Zn₃M₂W₁₉O₆₈]^12‑(M＝Ni、Co)阴离子和结晶紫阳离子通过静电自组装得到，所制备的4层薄膜在0.1mol/L Na₂SO₄溶液中，外加偏压为‑0.3V(vs SCE)以及100mW/cm²的白光照射下，产生的光电流密度可分别达到8.19μA/cm²和8.69μA/cm²。所制备的薄膜在太阳能电池工作电极的开发利用方面有潜在的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种无机/有机有序薄膜，尤其涉及镍、钴取代的锌钨杂多配合物和结晶紫染料的无机/有机有序薄膜。

背景技术

随着能源危机和环境污染的日益严重，清洁无污染的可再生能源受到人们的广泛关注。太阳能因其储量丰富，可直接开发和利用，且无须开采和运输，使用方便，更加重要的是太阳能具有的清洁无污染的特性使之成为解决能源危机以及保护环境的最佳替代能源之一，越来越受到人们的重视。

1991年，O’Regan和首次报道了基于钌染料的染料敏化太阳能电池(DSSCs)，这一成果为太阳能电池研究开辟了新的领域。与传统的半导体电池相比，DSSCs具有成本更低和质量更轻等优点。DSSCs主要由载有光敏染料的工作电极、对电极和含有氧化还原电对的电解质溶液组成，其中光敏染料对电池的光电转换效率起着重要的作用，所以有关DSSCs的大多数研究致力于开发设计新型高效的光敏染料。

纯有机化合物具有制备相对简单、分子结构设计剪裁容易、成本低、且其光谱吸收易调控等优点；纯无机化合物具有光损伤阈值高、物化性能稳定、光学均匀性好、透光范围适当及易生长大晶体等优点。若将有机化合物和无机化合物进行杂化或复合于一体，可获得兼具无机和有机化合物性质的材料或产生协同作用的材料，由此可以优化材料的性能。近年来，我们将某些杂多配合物与半菁有机衍生物组装成无机-有机杂化的薄膜材料，并研究了薄膜的光电转换性能(参见①Lihua Gao，Jinfeng Zhang，Huili Wang，Xiaoyan Lin，Jianmin Qi，Kezhi Wang.Effects of elemental composition variations of Kegginpolyoxometalates on photocurrent generation of their layer-by-layer self-assembled films with a hemicyanine dye，Electrochimica Acta，2015，166，215-222.②Lihua Gao，Jingping Su，Jianing Zhang，Kezhi Wang.Enhancement of photocurrentgeneration from a series of hybrid nanocomposite self-assembled films oftransition element-substituted tungstoborates/hemicyanine，Journal ofMaterials Science，2015，50，8064-8072.③Wei Yang，Lihua Gao，Kezhi Wang，Photoelectric properties of polyoxometalate-based thin films-Recent advancesand future perspective，Polyhedron，2014，82，80-87.④高丽华，王克志，粟京平，具有光电化学活性的半菁衍生物和多金属氧酸盐自组装薄膜，中国发明专利，ZL201210029119.2.)，研究结果表明：杂化薄膜材料的光电流产生性质主要来源于有机阳离子染料，但是杂多配合物的组成和结构对有机染料的光电流产生性质有不同的影响。因此，通过探索改变薄膜中的有机阳离子染料和杂多配合物的组成和结构，可以获得具有增强光电转换性能的薄膜材料。经过大量的实验探索，我们通过简单易操作的静电自组装方法制备的结晶紫与镍、钴取代的锌钨杂多配合物的多层薄膜表现出较好的光电转换性质，并且制备的薄膜工作电极稳定性好。目前，该薄膜修饰电极材料未见报道。