[发明专利]复合光电池的制备方法

说明书

本发明公开了一种复合光电池的制备方法，本发明中，首次以电泳沉积法在FTO导电玻璃制备有序CuO‑rGO(氧化铜‑石墨烯)纳米膜，然后以此为载体，通过控制Cu₂(OH)₂CO₃胶体的水解速率调控CuO纳米粒子在导电玻璃的自组装过程，实现对CuO薄膜中分等级多孔结构的有效控制并将其应用于太阳能光电池。同时使用上表面有网格状沟槽结构的导电玻璃制备的太阳能光电池可保证光电池相同光电转换效率同时，降低铂对电极磨损。本发明复合光电池具有分等级多孔结构，可以增加光的路径，提高光的捕获效率和增强太阳能光电池的使用寿命。

技术领域

本发明属于光电子领域，更具体涉及一种CuO-rGO复合光电池的制备方法。

背景技术

世界经济的快速发展，使得石油，煤炭等传统能源加剧消耗，世界面临严重的能源危机，寻求新的替代能源已经迫在眉睫。太阳能作为一种无污染、洁净的可再生能源日益受到了人们的关注寻找一种高效的太阳能光电池也成为了科学家研究的一个热点。目前，硅系太阳能光电池的应用是最为广泛的而且他的技术比较成熟。传统的制备太阳能光电池的方法一般是采用尺寸为10-20nm的纳米颗粒在导电玻璃基体上制备膜厚为10-12m的多孔膜。10-20nm远远小于可见光的波长，因此，所制备的几乎透明的薄膜的光散射特性很弱。

最近，科研工作人员对增强CuO薄膜光电极的光捕获效率进行了的大量研究。常用的方法有：含有不同CuO颗粒大小的多层薄膜，含有CuO纳米粒子与中空球的双层薄膜，CuO纳米线或纳米管的双层薄膜，石墨烯与CuO复合薄膜和各种不同形貌纳米结构的CuO薄膜(如纳米线、纳米管和纳米纤维等)。纳米CuO的微观结构(如粒径、气孔率等)对电池的性能也有非常明显的影响。若CuO的粒径太大，吸附的染料分子就会大大减少，从而减少光的利用率，而且电解质很容易直接与导电玻璃基体接触，导致电荷的复合形成暗电流；若粒径太小，光就会直接穿透过去，染料无法充分吸收光子，而且小粒子之间的界面太多，晶界势垒会大大阻碍电子的传递，同样是不利于光电转换的。因此，纳米CuO薄膜弱的光散射特性和暗电流影响这两个因素阻碍了光电池的光电效率进一步的提高。目前效率只能达到12％左右。众所周知，分等级多孔结构不仅可以对光进行多次反射和折射，而且可以吸附更多的染料。目前还没有关于用水解四氟化铜在导电玻璃表面自组装沉积生长制备分等级多孔CuO-rGO光阳极的报道。

发明内容

本发明的一个目的是解决上述问题，并提供后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种CuO-rGO(氧化铜-石墨烯)复合光电池的制备方法。本发明中，以电泳沉积法在FTO导电玻璃制备有序CuO-rGO纳米膜，然后以此为载体，通过控制Cu₂(OH)₂CO₃的水解速率调控CuO纳米粒子在导电玻璃的自组装过程，实现对CuO薄膜中分等级多孔结构的有效控制并将其应用于太阳能光电池。导电玻璃上沉积的有序氧化铜纳米管薄膜不仅能防止电解质与导电玻璃的接触，而且为后续的多孔结构的CuO生长提供活性位点。同时，还运用了上表面有网格状沟槽结构的导电玻璃，制备出具有相同沟槽结构的敏化CuO-rGO薄膜，其可保证光电池具有相同光电转换效率同时，降低铂对电极磨损，从而增强太阳能光电池的使用寿命。

本发明提供一种基于CuO-rGO复合材料的光电池的制备方法，其制备方法包括：

步骤一：电泳沉积法制备CuO-rGO纳米膜

A)用清水冲洗掺杂SnO₂的导电玻璃(FTO玻璃，7Ω/m²)用以除去表层的可见颗粒；再分别浸渍在蒸馏水、丙酮、无水乙醇里以此分别超声清洗25-35分钟，自然干燥后放入干燥器中待用；

B)以重量份数计，将0.5-1.5重量份的粉末状CuO-rGO材料分散在由45-50重量份乙醇和130-150重量份蒸馏水的混合溶液中，超声分散约35-45分钟形成悬浮液，用氨水调节所述悬浮液形成电泳液；