[发明专利]一种染料敏化太阳能电池用薄膜电极材料及其制备方法

说明书

本发明涉及功能材料技术领域，具体涉及一种染料敏化太阳能电池用薄膜电极材料及其制备方法，包括如下步骤：制备氧化石墨烯/Sb₂S₃复合材料‑在氧化石墨烯/Sb₂S₃复合材料上接枝苯胺，得到中间体‑将中间体负载在ITO导电玻璃上，并经过固化，制得染料敏化太阳能电池用薄膜电极材料。本发明以氧化石墨烯为核心位点，实现了与Sb₂S₃的复合以及与苯胺的接枝，在固化过程中实现苯胺的聚合，以染料敏化太阳能电池用薄膜电极材料为对电极，通过Sb₂S₃和聚苯胺实现促进电解质溶液的氧化还原。

技术领域

本发明涉及功能材料技术领域，具体涉及一种染料敏化太阳能电池用薄膜电极材料及其制备方法。

背景技术

能源是社会发展的推动力，当今世界的能源供应主要依靠石油、天然气、煤炭等化石能源，然而化石燃料能源的有限性以及由于过度开采利用而造成的资源匮乏环境污染和生态破坏等问题已成为制约全球经济和环境协调发展的瓶颈。因此,开发绿色清洁、可持续再生的新能源成为了世界各国科学家共同关注的课题。其中，太阳能作为资源丰富的可再生能源，具有其它能源所不可比拟的优势。它的清洁安全高效、利用成本低且不受地理资源限制等使得太阳能的开发和利用备受关注。

在太阳能电池发展过程中，廉价新材料的制备及其制备工艺的简化一直是科学家研究的重点。染料敏化太阳能电池(DSSC)是新一代的光伏器件，具有清洁绿色低成本的优势，它的出现引起了人们的广大兴趣。到目前为止，染料敏化太阳能电池不但使用寿命能达10到15年，有良好的稳定性，并且该类电池的光电转换效率已经突破13％，但其制造成本仅为1/5至1/10的硅太阳能电池的成本。

染料敏化太阳能电池是模拟自然界中的植物体内光合作用原理，采用吸附染料的纳米多孔纳米晶薄膜作为光阳极，并选用适当的氧化-还原电解质，用镀铂的导电玻璃作为对电极，以实现太阳能电池的光电转换。

在DSSCs各组成部分中，对电极是染料敏化太阳能电池的重要组成部分，其加速I₃^-/I^-这一反应进程，这要求对电极必须具有超高的有效比表面积，优良的导电性，高的化学稳定性，对电解质氧化还原电对较高效的催化活性，目前，虽然铂对电极因其卓越的导电性和高的催化还原活性而广泛应用于染料敏化太阳能电池上，但是稀缺铂对电极本身是非常昂贵的，另外已经有部分文献报道了铂在电池中会引起催化剂中毒的现象，因此制备一种适宜的对电极材料来取代铂对电极是十分有必要的。

碳材料一直是该方向的研究热点，这主要是因为碳对电极具有耐腐蚀性、成本低以及高催化活性等优势，同时碳材料具有良好的导电性能、电催化活性以及化学和热的双重稳定性，近年来石墨烯引起了学术界的研究兴趣，在DSSCs对电极方面也有不少相关报导(ACS Nano,2010,4,6203；ACS Nano,2011,5,165)，但是由于石墨烯具有单原子层二维结构的特征，易形成紧密堆积的类似石墨的结构，导致石墨烯与电解质的接触面积有限，无法有效发挥其催化作用，且碳材料电极不透明，而这些缺陷均制约了其大规模的应用。

发明内容

为了克服现有技术的缺点，本发明提供一种染料敏化太阳能电池用薄膜电极材料及其制备方法，本发明以氧化石墨烯为核心位点，实现了与Sb₂S₃的复合，以及与苯胺的接枝，并通过Sb₂S₃和聚苯胺实现促进电解质的氧化还原。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种染料敏化太阳能电池用薄膜电极材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将ITO导电玻璃清洗处理后剪裁，得到备用导电玻璃；

(2)制备氧化石墨烯/Sb₂S₃复合材料；