[发明专利]一种染料敏化太阳能电池对电极、制备方法及二硫化钨和二硫化钼的应用

说明书

技术领域

本发明涉及染料敏化太阳能电池技术领域，具体涉及一种二硫化钨和二硫化钼的应用，同时还涉及采用二硫化钨和二硫化钼作为催化活性材料制得的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。

自上世纪九十年代初等人将纳晶多孔的TiO₂薄膜电极引入染料敏化太阳能电池(DSSC)以后，染料敏化太阳能电池的光电转换效率实现了质的飞跃，成为新一代太阳能电池的主要研究和发展方向。

染料敏化太阳能电池主要由以下四部分组成：TiO₂纳米晶多孔半导体薄膜、光敏材料N719、氧化还原电解质I₃^-/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对电极是急需解决的一个问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种二硫化钨作为染料敏化太阳能电池对电极中催化活性材料的应用。

本发明的目的还在于提供一种二硫化钼作为染料敏化太阳能电池对电极中催化活性材料的应用。

本发明的目的还在于提供一种催化活性高、成本低的染料敏化太阳能电池对电极。

本发明的目的还在于提供一种染料敏化太阳能电池对电极的制备方法。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种染料敏化太阳能电池对电极，其特征在于，通过包括以下步骤的制备方法制成：

(1)将二硫化钨微粒或二硫化钼微粒均匀分散于有机溶剂中，制得A体系；

(2)取TiO₂纳米晶颗粒、ZnO纳米晶颗粒、SnO₂纳米晶颗粒、碳纳米颗粒和碳纳米管中的至少一种，然后均匀分散于有机溶剂中，制得B体系；

(3)将乙基纤维素或羧甲基纤维素溶于有机溶剂中，制得C体系；

(4)将所述A体系、B体系和C体系混合，通过搅拌、超声分散、研磨处理，制得均匀分散浆料D，采用刮涂法或丝网印刷法将所述浆料D涂覆于导电基底表面，表面涂覆有浆料D的导电基底经高温烧结，制得染料敏化太阳能电池对电极。

其中，所述有机溶剂为正丁醇或乙醇。

所述A体系的浓度为0.2～1.0g/ml。

所述B体系中TiO₂纳米晶颗粒、ZnO纳米晶颗粒、SnO₂纳米晶颗粒、碳纳米颗粒或碳纳米管的浓度为0.015～0.12g/ml。

所述C体系的浓度为0.1～0.5g/ml。

步骤(3)中，A体系、B体系和C体系混合时的体积比为：A体系体积∶B体系体积∶C体系体积＝(1～3)∶(1～3)∶1。

本发明采用二硫化钨或二硫化钼作为染料敏化太阳能电池对电极中的催化活性材料，采用二硫化钨或二硫化钼催化活性材料制得的染料敏化太阳能电池对电极对氧化还原电解质I₃^-/I^-的氧化还原反应具有良好的催化性能，其催化活性与Pt对电极相当，采用本发明提供的对电极组装的染料敏化太阳能电池的光电转换效率较高。且由于二硫化钨或二硫化钼具有价格低廉的优点，因此制得的对电极的价格低，显著降低了染料敏化太阳能电池的生产成本，推动了染料敏化太阳能电池的大规模生产和广泛应用。

附图说明

图1为采用CHI660C在0.015V～-1.0V范围内测得的0号、3号和6号电池在100mW/cm²强度光照下的I-V曲线，其中曲线1代表0号电池的I-V曲线，曲线2代表3号电池的I-V曲线，曲线3代表6号电池的I-V曲线；