[发明专利]一种在导电玻璃上制备西兰花状分等级锡酸锌薄膜材料的方法

说明书

技术领域

本发明得到国家自然基金青年基金(51502205)、天津师范大学引进人才项目(5RL131)、天津师范大学校应用开发基金(52XK1508)和天津师范大学2016年大学生创新创业训练计划项目(201610065012.00)的资助。

本发明涉及在FTO导电玻璃上合成锡酸锌(Zn₂SnO₄)薄膜材料的制备领域，具体涉及一种在导电玻璃上制备分等级“西兰花”状分等级Zn₂SnO₄薄膜材料方法，尤其是将其应用在染料敏化太阳电池上。

背景技术

Zn₂SnO₄是一种非常重要的宽带隙(Eg=3.6-3.8 eV)三元氧化物，其不但具有特殊的性质，并且性能容易调节，导带位置仅比TiO₂低0.1 eV，等电点(IEP pH=6.5)，其电子迁移率高达10-15 cm² V^-1s^-1，Zn₂SnO₄的化学性质稳定，在酸性的N719染料中具有很好的稳定性，因此Zn₂SnO₄作为光阳极材料成为染料敏化太阳能电池研究的热点。Zn₂SnO₄作为一类重要的纳米结构材料，其制备技术已日趋成熟并逐步实用化，在太阳电池、光催化、气体传感器、锂离子电池、药物释放等领域具有很多重要的应用前景。

分等级Zn₂SnO₄结构材料不但具有较好的光散射能力，同时具有较快的电子传输速率、较长的电子传输寿命等诸多优点而引起了众多研究者与日俱增的关注，因此分等级Zn₂SnO₄结构材料被认为有可能大大提高太阳电池的光电转换效率。虽然文献报道了一些分等级Zn₂SnO₄光阳极材料在染料敏化太阳电池中的应用，但是由于合成的分等级Zn₂SnO₄纳米材料需要制备成浆料刷涂到导电玻璃上进而应用到染料敏化太阳电池上，制作电池步骤繁琐。在FTO导电玻璃上合成分等级Zn₂SnO₄薄膜材料由于具备了上述所有的优点，是目前关于Zn₂SnO₄光阳极材料的研究趋势和研究热点。然而关于在FTO导电玻璃上直接制备分等级Zn₂SnO₄薄膜材料进而应用到染料敏化太阳电池中，目前文献上报道较少，而且光电转换效率较低。

发明内容

本发明的目的在于基于目前分等级Zn₂SnO₄结构材料的制备技术已经日渐成熟并且逐步实现实用化，在太阳电池、锂离子电池、光催化、气体传感器药物释放等领域具有很多重要的应用，提供一种在FTO导电玻璃上直接制备分等级“西兰花”状Zn₂SnO₄薄膜材料的溶剂热制备方法，此方法具有很多优势，比如：合成方法简单、方便及重现性好等。通过调整优化实验条件控制分等级“西兰花”状Zn₂SnO₄的尺寸，并且将所制备的分等级“西兰花”状Zn₂SnO₄材料应用到染料敏化太阳电池中，研究Zn₂SnO₄的电池性能影响。

本发明目的通过以下技术方案来实现：

一种在导电玻璃上制备“西兰花”状分等级锡酸锌薄膜材料的方法，其特征在于按如下的步骤进行：

（1）在FTO导电玻璃上喷涂Zn₂SnO₄种子层：取出事先清洗过的FTO导电玻璃，自然晾干，用喷枪以喷雾的形式将制备的Zn₂SnO₄种子层溶液喷到FTO导电玻璃上，得到100 nm厚的Zn₂SnO₄种子层的FTO导电玻璃；