[发明专利]一种类石墨相氮化碳基染料敏化太阳能电池对电极

说明书

本发明提供一种类石墨相氮化碳基染料敏化太阳能电池对电极及其制备方法。利用原位反应，超声分散混合，微波间断式加热反应，保证得到纯净的中间产物且充分反应混合，结合超声分散和微波处理共同效应，促进反应充分进行，反应时间仅需18‑28分钟，反应迅速、充分、有效，能够制备得到高效的类石墨相氮化碳基染料敏化太阳能电池对电极。对电极基于类石墨相氮化碳层具有优异的导电性且能够在材料表面形成保护，银具备优异的电子传输性，以及杂多酸的阴离子能够提供电子储存区域，三者协同作用可以使得对电极用于染料敏化太阳能电池的光电转换效率可以到达9.7％。

技术领域

本发明属于染料敏化太阳能电池对电极制备技术领域

背景技术

染料敏化太阳能电池主要有以下几个部分组成：光阳极、电解质和对电极。对电极是染料敏化太阳电池的重要组成部分，其作用是传输电子和催化作用，提高电池的填充因子。从机理上说，I₃^-在对电极上得到电子再生成I^-，该反应越快，光电响应越好。铂对电极由于其电阻小和催化效果好，目前在导电玻璃上镀一层铂，能够较好解决上述问题。但是铂的价格昂贵、比表面积小，不利于产业化应用，因此寻找廉价的、传输性能优异的对电极材料，便成为迫切需要解决的问题。

加拿大多伦多大学的研究人员将碳用作光敏剂构建量子点敏化的太阳能电池，其光电转化效率仅为0.13％。类石墨相氮化碳作为一种富电子有机半导体，禁带宽度约为2.7eV,由于其独特的电子能带结构和优异的物理化学性质，使得在光电方面有巨大的应用前景。杂多酸具有良好的氧化还原性、低成本等特点，是一种非常具有前景的电极材料。银是一种导电性能极好的金属。目前尚未报道简单方便的将类石墨相氮化碳、银、杂多酸三者均匀复合并用于染料敏化太阳能电池对电极的方法。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种类石墨相氮化碳基染料敏化太阳能电池对电极。

为实现上述目的，本发明提出的一种类石墨相氮化碳基染料敏化太阳能电池对电极的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)将硝酸银，杂多酸、类石墨相氮化碳分散液，在室温下研磨10-20min；

(2)研磨后，转移至容器中进行持续超声分散，微波加热，具体反应步骤为微波加热1-3分钟，停止加热，超声4-6分钟后，再微波加热3-5分钟，停止加热，超声4-6分钟后，最后微波加热5-7分钟，反应结束，微波加热中保持超声分散；

(3)反应结束后，洗涤、干燥，得到粉末。

(4)将上述干燥后得到的粉末分散在异丙醇中，形成均匀、稳定的分散液体系，浓度为1mg/mL。将导电玻璃清洗干净，然后预热到90℃，然后用喷涂的方法将溶有类石墨相氮化碳基材料的分散液涂到预热的导电玻璃基底上，形成一层薄膜，厚度约为5微米。将制备的电极放入真空中50℃干燥1小时，制备出类石墨相氮化碳基染料敏化太阳能电池对电极。

优选的，步骤(2)中具体加热反应步骤为微波加热2分钟，停止加热，超声5分钟后，再微波加热4分钟，停止加热，超声5分钟后，最后微波加热6分钟，反应结束，微波加热中保持超声分散。

优选的，硝酸银，杂多酸、类石墨相氮化碳分散液的固液比为1g：4g：15-25ml。

优选的，微波加热时温度控制在90-110℃。

优选的，杂多酸为Keggin型或者Dawson型。

优选的，所述类石墨相氮化碳分散液含量为30mg-50mg/ml。

优选的，所述类石墨相氮化碳分散液在水中超声分散获得的。

本发明还提供了一种类石墨相氮化碳基染料敏化太阳能电池对电极，为采用上述方法制备形成的。