[发明专利]光阳极薄膜材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池用材料制备领域，尤其涉及一种光阳极薄膜材料的制备方法。

背景技术

由于量子点半导体具有可调节的光学禁带宽度，较高的吸收系数，制备简单等染料所不具备的诸多优点，已被广泛的应用在光伏电池中。目前研究的均是无定形态的In₂S₃量子点作为吸光层在光阳极中的运用。在沉积相同量In₂S₃的情况下，无定形态In₂S₃的光学禁带宽度比结晶态In₂S₃的宽，且无定形态材料对载流子的分离和传输都会产生不利的影响。另一方面，In₂S₃敏化TiO₂光阳极薄膜目前并没有得到细致的界面、结构优化。因此传统的TiO₂光阳极为单层结构，太阳光利用效率低。而目前文献中尚无对结晶性In₂S₃量子点敏化双层TiO₂电池结构的报道。

发明内容

本发明实施方式提供一种光阳极薄膜材料的制备方法，可以解决目前光阳极材料中，均为无定形态的In₂S₃量子点作为吸光层，而无定形态材料对载流子的分离和传输都会产生不利的影响。其具有双层TiO₂有助于充分利用光的散射作用以增强太阳光的吸收，可有效解决已有的电极结构的不足，明显改善光阳极的工作性能。

为解决上述问题本发明提供的技术方案如下：

本发明实施方式提供一种光阳极薄膜材料的制备方法，包括：

在氧化铟锡导电玻璃上涂覆第一层TiO₂颗粒，进行退火处理；

退火处理后，在第一层TiO₂颗粒上涂覆第二层TiO₂颗粒，进行加热得到TiO₂颗粒膜；所述第二层TiO₂颗粒直径大于第一层TiO₂颗粒的直径；

将得到的TiO₂颗粒膜浸入NH₄F水溶液中，取出后在蒸馏水中清洗，干燥后得到具有FTO/TiO₂/TiO₂/F^-结构的薄膜；

在形成的FTO/TiO₂/TiO₂/F^-薄膜上沉积In₂S₃，加热后得到结晶性In₂S₃形成FTO/TiO₂/TiO₂/F^-/In₂S₃薄膜；

将处理后得到的FTO/TiO₂/TiO₂/F^-/In₂S₃薄膜浸入ZnCl₂的乙醇溶液中，浸泡后取出，在乙醇中清洗，通过离子置换得到ZnS保护层，干燥得到具有FTO/TiO₂/TiO₂/F^-/In₂S₃/ZnS结构的光阳极薄膜材料。

由上述提供的技术方案可以看出，本发明实施方式提供的制备方法制得的光阳极薄膜中，由于具有双层不同颗粒尺寸的TiO2，有助于充分利用光的散射作用以增强太阳光的吸收，并且，采用较窄带隙的结晶性In2S3作为吸光层，可吸收更多的太阳光，提高载流子的分离效率，延长载流子的寿命。形成的光阳极薄膜可有效解决已有的电极结构的不足，明显改善光阳极的工作性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。