[发明专利]一步法原位生长硒化镍太阳能电池对电极及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及电极材料技术领域，具体涉及一步法原位生长硒化镍用作染料敏化太阳能电池对电极。取去离子水置于烧杯中，加入NiCl₂·6H₂O和Se，匀速搅拌下滴加NH₃·H₂O、N₂H₄·H₂O，继续搅拌。将烧杯中溶液转移到高压反应釜中，将一块的ITO玻璃置于反应釜水热反应得到黑色硒化镍对电极。本发明首次通过水热法一步制得纳米颗粒状的硒化镍对电极，用商业化的TiO₂浆料作光阳极，以N719为敏化剂，组装成三明治结构的电池，注入电解液，在100mW/cm²的光强、AM1.5条件下，取得了8.25%的光电转化效率。相同条件下，铂电极的光电转换效率为8.13%。

技术领域

本发明涉及电极材料技术领域，具体涉及一步法原位生长硒化镍太阳能电池对电极。

背景技术

由于其电池成本低、光电转换效率高、对环境无污染，染料敏化太阳能电池自开发出来就备受各国研究工作者的青睐，非常有可能替代硅晶电池成为下一代光伏产业的支柱产品。在目前的研究结果中，半导体材料TiO₂作为光阳极在染料吸附、电荷分离及传输等方面都显示了优越的性能。通常，铂电极具有良好的电导率、电催化活性和优异的稳定性，被证明是染料敏化太阳能电池的一个较好的对电极。然而，作为一种贵金属，它的储量低价格高，特别是易被I₃^-/I^-电解液腐蚀，不仅使电池性能恶化，而且也限制了染料敏化太阳能电池大规模的商业应用。因此，有必要去开发更合适的电极材料，如碳化物，氮化物及氧族化合物等来有效地取代贵金属铂，以取得较好的电化学性能。目前还尚未有通过一步水热法原位生长三元化合物硒化铁镍制备有效的染料敏化太阳能电池对电极，并取得与铂电极相当的光电转换效率的相关专利报道。

发明内容

本发明提供了一步法原位生长硒化镍太阳能电池对电极。本发明首次通过水热法一步制得纳米颗粒状的硒化镍对电极，用商业化的TiO₂浆料作光阳极，以N719为敏化剂，组装成三明治结构的电池，注入电解液，在100mW/cm²的光强、AM1.5条件下，取得了8.25%的光电转化效率。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

所述硒化铁镍对电极制备方法：取10mL-15mL 去离子水置于容积为50mL烧杯中，加入0.075 mmol NiCl₂·6H₂O和0.1 mmol Se，匀速搅拌下滴加10mL-15mL NH₃·H₂O、2mL-5mLN₂H₄·H₂O，继续搅拌15min。将烧杯中溶液转移到高压反应釜中，将一块1.5*3cm的ITO玻璃导电面面朝下与反应釜的内壁成45°角放置，反应釜加盖加外壳后于100-120℃烘箱中恒温反应10-12h，自然冷却至室温，取出玻璃用去离子水和乙醇冲洗数次后晾干即可得到黑色硒化镍对电极，无需后处理。将釜内剩余黑色沉淀物离心分离，用去离子水和乙醇各洗涤3次后冷冻干燥，用于后续表征。

所述硒化镍对电极在染料敏化上的应用：本发明通过水热法一步制得纳米颗粒状的硒化镍对电极，用商业化的TiO₂浆料作光阳极，以N719为敏化剂，组装成三明治结构的电池，注入电解液，在100mW/cm²的光强、AM1.5条件下，取得了8.25%的光电转化效率。

本发明的显著优点在于：过渡金属硒化物材料因其优越的电化学性能，在染料敏化太阳能电池中被广泛研究。本发明一步法原位生长硒化镍作染料敏化太阳能电池的对电极，获得了8.25%的高效率。该制备方法简便易行，原材料来源丰富价格低廉，且重现性好，对将来高效染料敏化太阳能电池的研究提供了一个新思路。

附图说明