[发明专利]染料敏化太阳能电池对电极及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池，尤其涉及一种染料敏化太阳能电池对电极及其制备方法。

背景技术

染料敏化太阳能电池对电极的电极材料通常一般采用贵金属铂，然而其缺点是使用贵金属铂，存在许多问题，比如：价格昂贵，地球上存有量少，不利于商业化。所以近年许多研究者一直致力于研究各种碳材料，作为铂的替代品。作为电极材料不仅要有良好的导电性，同时，要具有一定的给电子能力。虽然单一的石墨化碳的导电性很好，但给电子能力相对较差，以至于不能成为很好的电极材料。

发明内容

本发明解决的技术问题之一是提供一种操作简单，成本低，光电转换效率高的对电极的制备方法。

染料敏化太阳能电池对电极的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

(1)将六水合硝酸钴和2-甲基咪唑分别用甲醇溶解，将六水合硝酸钴的甲醇溶液和2-甲基咪唑的甲醇溶液在室温下混合，搅拌20-40分钟后离心，将所得产物分离、洗涤、干燥，得到ZIF-67；

(2)步骤(1)得到的ZIF-67在惰性气体气氛下，于650-850℃焙烧2h；

(3)经过步骤(2)处理得到的产物用异丙醇溶解，球磨6-8h，将所得颗粒物喷涂于FTO导电玻璃表面，然后进行干燥。

所述染料敏化太阳能电池对电极的制备方法的步骤(1)中，甲醇作为六水合硝酸钴和2-甲基咪唑的溶剂，甲醇的用量以将六水合硝酸钴和2-甲基咪唑溶解为准；所述甲醇优选为无水甲醇。

优选地，所述步骤(1)中的洗涤过程为用乙醇洗涤2-3次，所述乙醇优选为无水乙醇；所述步骤(1)中的干燥过程为在40℃真空干燥10-14小时；所述步骤(1)中六水合硝酸钴与2-甲基咪唑的摩尔比为1:4。

优选地，所述步骤(2)中的惰性气体为氮气；焙烧过程在管式炉中进行。

优选地，所述步骤(3)中的干燥过程为在烘箱中80℃加热120分钟。

优选地，所述步骤(3)中异丙醇的用量为，每200毫克产物用4毫升异丙醇溶解。

本发明所述制备方法的步骤(2)中，ZIF-67的焙烧温度越高，实验结果表明焙烧后的产物的光电转化效率最高，这是因为焙烧温度高的产物的石墨化程度高，导电性好。

本发明解决的技术问题之二是提供一种由上述方法制备的染料敏化太阳能电池对电极。

染料敏化太阳能电池对电极，所述对电极由上述的方法制备。

染料敏化太阳能电池对电极，所述对电极由上述的方法制备，所述方法的步骤(3)中所述颗粒物的喷涂厚度为4-6μm。

所述颗粒物的喷涂厚度为4-6μm的对电极制成的太阳能电池的光电转化率较高，但颗粒物的喷涂厚度不限于4-6μm。

本发明所述制备方法制备得到的ZIF-67焙烧产物中含有Co、CoO及C，由所述ZIF-67焙烧产物制备的对电极不仅导电性良好，而且Co、CoO的存在提高了对电极的催化性能，加快了给电子能力。因此本发明制备的对电极的光电转化率较高，高于用碳材料制备的对电极的光电转化率，接近铂电极的光电转化率。

本发明的有益效果是：本发明所述电极对的制备方法操作简单，成本低，组装成染料敏化太阳能电池的光电转化效率较高，基本接近铂电极的光电转化效率，稳定性较好，是一种很有潜力的染料敏化太阳能电池对电极的替代材料。

附图说明

本发明附图5幅，

图1为实施例1制备的ZIF-67的X射线衍射图；

图2为实施例1制备的ZIF-67的热重图；

图3为实施例3的步骤(2)所得ZIF-67焙烧产物的能谱图；

图4为实施例1、实施例2、实施例3和对比例3制备的对电极制成的染料

敏化太阳能电池的I-V曲线；

图5为实施例3、对比例1、对比例2和对比例3制备的对电极制成的染料

敏化太阳能电池的I-V曲线。

具体实施方式

下述非限定性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

实施例1