[发明专利]一种染料敏化太阳能电池NiS2/CoS2对电极的制备方法

说明书

本发明公开了一种染料敏化太阳能电池NiS₂/CoS₂对电极制备方法，具体是将含有过硫酸钾、硫酸镍和氨水的混合溶液倒入放有FTO导电基底的玻璃器皿中，静置，洗涤干燥，在FTO表面原位生长得到前驱体；再放入硝酸钴溶液中浸泡后取出并干燥；将用硝酸钴溶液浸泡过的FTO和硫源分别放入真空管式炉中，氩气保护升温至350℃~550℃，保温2小时，冷却后得到NiS₂/CoS₂对电极。本公开发明的NiS₂/CoS₂对电极制备工艺简单，形成纳米片与纳米颗粒的异质结，增加了电极的催化活性位点，并且垂直生长的纳米片结构有利于电解质的扩散，降低了扩散电阻，使其具有更高的电催化活性，从而提高了光电转化效率。

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池，尤其涉及一种染料敏化太阳能电池对电极及其制备方法。

背景技术

随着世界经济的快速发展，化石燃料的消耗不断加速，由此引发的能源危机和环境污染成为当今世界和人类迫待解决的问题。太阳直接辐射到地球的能量丰富、分布广泛、可以再生，而且不污染环境，是国际社会公认的理想替代能源，因此作为光电转换装置的太阳能电池受到了世界各国科学界的重视。

染料敏化太阳能电池自1991年首次问世以来，其因低成本、相对较高的光电转换效率、简单的制造工艺等优点吸引了人们广泛的关注和研究兴趣。染料敏化太阳能电池主要由以下四部分组成：TiO₂光阳极、光敏材料N719、氧化还原电解质I_3-/I_-和Pt对电极。对电极是染料敏化太阳能电池的一个重要组成部分，对电极必须对氧化还原电解质中的氧化还原电对的还原反应起到良好的催化作用。目前使用较多的是Pt对电极，Pt对电极虽然具有很好的催化活性，但成本太高，价格昂贵，制约了染料敏化太阳能电池的大规模生产和广泛应用，而且Pt的储量有限，因此开发一种新型的催化活性高且成本低的对电极来替代目前广泛使用的Pt对电极是急需解决。

寻求低成本的对电极材料日益受到人们的关注。同时，过渡金属硫化物具有优异的光学性能、电学性能以及催化性能，从而在染料敏化太阳能电池领域引起研究者的注意。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有染料敏化太阳能电池对电极材料价格昂贵、不适合大规模应用的问题，提供了一种染料敏化太阳能电池对电极的制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

将含有过硫酸钾、硫酸镍和氨水(含氨为25％)的混合溶液倒入放有FTO导电基底的玻璃器皿中，分别控制混合溶液中硫酸镍与过硫酸钾的摩尔浓度比为1：(1～3)、氨水与去离子水体积比为1:(1～10)，静置1～60min，取出FTO导电基底，用去离子水和无水乙醇反复洗涤并干燥，在FTO表面原位生长得到前驱体；将含有前驱体的FTO放入浓度为0.1～0.3mol/L硝酸钴溶液中浸泡10min后取出并干燥；将用硝酸钴溶液浸泡过的FTO和硫源(硫粉、硫脲)放入真空管式炉中，硫源处于通气口一端，硫源与硫酸镍的摩尔质量比为1:(1～6)，FTO处于排气口一端，然后用氩气保护升温至350℃～550℃保温2小时，自然冷却至室温取出FTO, 得到NiS₂/CoS₂对电极。

本发明的有益效果是：本发明所述电极对的制备方法操作简单，成本低，组装成染料敏化太阳能电池的光电转化效率较高，超过铂电极的光电转化效率，稳定性较好，是一种很有潜力的染料敏化太阳能电池对电极的替代材料。本公开发明的NiS₂/CoS₂对电极制备工艺简单，周期短，成本低，同时形成纳米片与纳米颗粒的异质结，增加了电极的催化活性位点，并且垂直生长的纳米片结构有利于电解质的扩散，降低了扩散电阻，使其具有更高的电催化活性，从而提高了光电转化效率。

附图说明