[发明专利]染料敏化电池用对电极、其制备方法及染料敏化电池

说明书

技术领域

本发明属于染料敏化电池技术领域，尤其涉及一种染料敏化电池用对电极、其制备方法及染料敏化电池。

背景技术

染料敏化太阳电池（dye sensitized solar cells,DSSCs）是模仿光合作用研制出来的新型太阳能电池，具有低成本，易于制造和高效率等优点，极有可能取代传统固态光伏器件，如硅太阳能电池、锑化镉薄膜电池和铜铟镓硒薄膜电池等，成为未来太阳能电池的主导。

DSSCs主要由染料敏化催化I₃^-的多孔半导体纳米晶薄膜、含有I^-/I₃^-氧化还原电对的电解质和对电极组成，其中，对电极的主要作用是：收集和输运电子，即接收电池外回路的电子并把它传递给电解质中的氧化还原反应电子对；吸附并催化I₃^-；反射透过光。因此，具有良好的导电性和高催化活性的对电极对提高DSSC的光电性能和光电转换效率起着重要作用。目前一般在带有透明导电膜的玻璃上镀上金属铂作为对电极，但是，贵金属铂的使用不仅与染料敏化太阳电池的低成本的初衷相违背，明显局限其大规模生产及应用，而且存在被电解质腐蚀的现象，会导致器件稳定性下降。因此探索新型廉价非铂对电极是DSSCs领域的一个研究热点。

近年来，不少报道显示硫系金属化合物作为染料敏化太阳电池对电极显示出较好的电化学催化活性。如CoS（J.Am.Chem.Soc.,2009,131,15976），Co_0.85Se与Ni_0.85Se（J.Am.Chem.Soc.,2012,134,10953），NiSe₂（Chem.Commun.,2013,49,1437），都获得了相当于或优于铂的光电转换效率。但是，目前公开的硫系金属化合物制备工艺较为复杂，且成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种染料敏化电池用对电极、其制备方法及染料敏化电池，本发明提供的染料敏化电池用对电极制备工艺简单、催化活性较高，用于染料敏化电池时具有较高的光电转换效率。

本发明提供了一种染料敏化电池用对电极，包括：

导电基底；

和设置在所述导电基底上的FeSe₂膜。

优选的，所述FeSe₂膜中，FeSe₂为微米棒、纳米棒、微米球或纳米球。

本发明还提供了一种染料敏化电池用对电极的制备方法，包括：

a）将铁盐、硒粉、水合肼和水混合，得到混合液；

b）向所述混合液中加入导电基底，密闭条件下进行水热反应，得到染料敏化电池用对电极。

优选的，所述铁盐的摩尔数、硒粉的摩尔数和水合肼的体积的比例为1mmol：0.01mmol～100mmol：1mL～500mL。

优选的，所述步骤a）具体为：

将铁盐、硒粉、柠檬酸、水合肼和水混合，得到混合液。

优选的，所述铁盐的摩尔数、硒粉的摩尔数、柠檬酸的质量和水合肼的体积的比例为1mmol：0.01mmol～100mmol：1g～100g：1mL～500mL。

优选的，所述铁盐为六水氯化铁。

优选的，所述水热反应的温度为120℃～240℃，所述水热反应的时间为2h～120h。

本发明还提供了一种染料敏化电池，其对电极为上述技术方案所述的对电极或者为按照上述技术方案所述的方法制备的对电极。

与现有技术相比，本发明提供的染料敏化电池用对电极，包括：导电基底和设置在所述导电基底上的FeSe₂膜。其中，FeSe₂膜具有独特的结构和电性能，用作对电极催化剂时具有成本低、催化活性高的优点，包括该对电极的染料敏化电池具有较高的光电转化效率。进一步的，所述FeSe₂膜中FeSe₂的形貌可控，可以为微米棒、纳米棒、微米球或纳米球等形状，便于得到光电转化效率高的染料敏化电池，实验证明，当FeSe₂膜中FeSe₂的形貌为纳米棒时，得到的染料敏化电池对电极的光电转化效率可高达8%。另外，本发明提供的染料敏化电池用对电极的成本低、制备工艺简单，且形貌可控，便于大规模生产。

附图说明