[发明专利]一种光学透过性可控光电极的制备方法及其光电极

说明书

本发明属于光电领域，特别是涉及一种光学透过性可控光电极的制备方法及其光电极。包括以下步骤：(1)有机高分子聚合物、溶剂按比例混合制成高分子聚合物溶液，(2)将金属氧化物前驱体与高分子聚合物溶液按比例混合制成浆料，(3)将浆料在导电玻璃上旋涂、刮涂、印刷成0.01μm～10μm的薄膜，(4)将薄膜中的有机高分子聚合物分解制得金属氧化物光电极。通过改变有机高分子聚合物与金属氧化物前驱体的摩尔比、制备薄膜时的环境温度及空气湿度、热处理温度及热处理时间,进而调控金属氧化物光电极的光学透光性，光学透过性在0％～90％范围内调控。该方法制备的金属氧化物光电极广泛应用在电化学，光电化学，光伏电池，电致变色器件，超级电容器领域。

技术领域

本发明属于光电领域，特别是涉及一种光学透过性可控光电极的制备方法及其光电极,所述光电极具体包括WO₃,TiO₂或Ta₂O₅。

背景技术

透明金属氧化物光电极是一种极具应用价值和潜力的电极材料，随着半导体技术的发展，透明金属氧化物光电极被广泛应用于各种光电器件、产品，如电化学，光电化学，光伏电池，电致变色器件，超级电容器等。透明氧化物光电极在能源领域扮演着重要的角色。

以金属氧化物光电极在太阳能光电化学转化应用为例。一般情况下，一种半导体材料吸光范围有限，如金红石二氧化钛仅在<410nm范围内有光响应(所吸收的能量仅占太阳能光谱的4％)，波长大于410nm的光，由于不能被吸收而不能被利用。为了充分利用太阳能，可将多种材料按照光吸收互补原则，进行串联应用。Fatwa F.Abdi和Roel van de Krol利用W:BiVO₄与a-Si串联，光-化学转换效率达到4.9％(Nature communications 2013,4,2195.)。Yong-Siou Chen和Prashant V.Kamat利用BiVO₄与钙钛矿电池串联，光-化学转换效率达到2.5％(Journal of the American Chemical Society 2015,137,974-81.)。Xinjian Shi利用BiVO₄/WO₃复合电极与染料敏化电池串联，光-化学转换效率达到5.7％(Nano Energy 2015,13,182-191.)。以上作为顶层的光电极材料对透过性的要求非常高，在保证其本身充分吸收响应波段的光的同时，还要让其不能吸收的光充分地透过顶层材料达到底层材料。这样，顶层与底层同时吸收不同波段的光进行光电流的最佳匹配，实现较高的光-电或光-化学转化效率。因此，发展光学透过性可控的电极制备方法，对于实现电流匹配，高效利用宽光谱光能等显得尤为重要。

传统的光电极沉积技术，如物理气相沉积包括：热蒸镀，磁控溅射，分子束外延和脉冲激光沉积技术，以及化学气相沉积包括：金属有机物化学气相沉积，原子层沉积等，这些方法成本高，对材料本身要求高，同时实验条件比较苛刻，往往限制了大规模的生产。同时，这些方法对金属氧化物粒子尺寸、金属氧化物光电极的光学透过性的连续可控方面作用有限。本发明提供了一种可连续调控金属氧化物光阳极光学透过性的简易方法。该方法制备的金属氧化物光电极可广泛应用在电化学，光电化学，光伏电池，电致变色器件，超级电容器等领域。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种光学透过性可控光电极的制备方法及其光电极；所述金属氧化物光电极应用在电化学，光电化学，光伏电池，电致变色器件或超级电容器领域，光电极具体包括WO₃,TiO₂或Ta₂O₅。

为实现本发明的目的，采用如下技术方案：

一种光学透过性可控光电极的制备方法，包括以下步骤：

(1)有机高分子聚合物、溶剂按比例混合制成高分子聚合物溶液；