[发明专利]一种用于太阳能电池中双功能核壳上转换材料的制备方法

权利要求书

1.一种用于太阳能电池中双功能核壳上转换纳米材料的制备方法，其特征在于：以油胺中热解稀土三氟乙酸钠盐获得的稀土上转换发光纳米粒子为核，用十六烷基三甲基溴化铵，十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基溴化铵和十八烷基三甲基氯化铵中的任意一种阳离子表面活性剂对上转换纳米核表面进行改性后，经一定浓度的壳体前驱体的简单水解反应在核上直接包覆TiO₂或ZnO壳层，具体是用乙酰丙酮与钛醇盐或锌醇盐等壳体前驱体以一定的摩尔比在醇中混合，搅拌逐滴加入10～80％的醇的水溶液并升温到60～120℃，再加入经阳离子表面活性剂表面改性后的上转换纳米粒子的醇溶液，回流搅拌加热到60～120℃，加入过硫酸铵，继续回流搅拌，60～120℃保持0.5～4h后，离心后产物分别用无水乙醇和水清洗后，烘干后得到包覆TiO₂或ZnO壳层的核壳结构的纳米粒子。通过进一步的热处理形成可用于染料敏化太阳能电池的光电极的具有上转换和半导体特性的双功能核壳结构的纳米材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：双功能核壳上转换纳米材料由具有上转换功能的核与具有半导体导电性能的TiO₂或ZnO的壳组成。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：阳离子表面活性剂对上转换纳米核表面进行改性时，阳离子表面活性剂对上转换纳米材料的摩尔比为1∶10～1∶2。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：经一定浓度的壳体前驱体的简单水解反应在核上直接包覆TiO₂或ZnO壳层中的一定浓度是指前驱物与上转换纳米材料的浓度比符合1∶100～1∶50，壳体前驱体的简单水解反应在核上直接包覆TiO₂或ZnO壳层是采用乙酰丙酮调控壳的生成速率，用过硫酸铵作为合成壳的引发剂，乙酰丙酮与壳层的前驱物的摩尔比控制在1∶1～1∶5，引发剂的浓度控制在0.1～0.3mM，醇是乙醇、丙醇、异丙醇中的一种。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：进一步热处理的温度为300～600℃。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：用于染料敏化太阳能电池的光电极时可采用刮涂法、电沉积法、丝网印刷法中的一种制备具有上转换功能的光电极，并与Pt(铂)、Au(金)、碳纳米管、聚噻吩、聚吡咯或聚苯胺为对电极，用液体电解质、固体电解质或准固态电解质组装成染料敏化太阳能电池。