[发明专利]高效低成本染料敏化太阳能电池对电极材料一维铜铟硫-硫化锌异质结纳米晶的制备方法

摘要

本发明涉及一种高效低成本的染料敏化太阳能电池的对电极材料一维CuInS2-ZnS的异质结纳米晶的制备方法，利用Cu2S-ZnS异质结构纳米晶为种子，在高温溶液中引入醋酸铟，产生铟离子进入Cu2S-ZnS异质结的Cu2S铜相，形成CuInS2相；随着时间延长，硫化铜相逐渐转化，最终形成CuInS2-ZnS异质结构纳米材料。采用该方法可制得一维CuInS2-ZnS异质结纳米晶，不同于CuInS2-ZnS固溶体，呈现了非常好的CuInS2-ZnS的两相分离结构，用其制成对电极的染料敏化太阳能电池，光电转换效率超过传统的铂电极电池。本发明采用相分离状态的种子Cu2S-ZnS异质结纳米晶转变成CuInS2-ZnS，避免了CuInS2-ZnS的共溶。通过改变醋酸铟的加入方式、反应时间等条件，能够非常简单地实现对异质结构纳米晶的CuInS2相和ZnS相的尺寸和形貌的调控。本方法工艺流程简单、可控性强。

主权项

一种高效低成本染料敏化太阳能电池的对电极材料一维CuInS2‑ZnS的异质结纳米晶的制备方法，包括如下步骤：1)将乙酰丙酮铜溶于十二硫醇中，并在190—210℃下加热20—30分钟；2)将与乙酰丙酮铜等量的乙酰丙酮锌溶于十二硫醇中，等分成六等份，分六次注入1)的热反应溶液中，每次注射间隔时间为1小时，注射完毕后反应16—18小时；3)将有机溶剂与步骤2）得到的Cu2S‑ZnS混合搅拌形成溶液；4)将步骤3）得到的溶液在氮气的保护下加热到190—210℃；5)将醋酸铟引入步骤4）得到的溶液中，保持温度稳定在190—210℃反应4—5小时；6)将溶液冷却到室温，离心去除上清液，所获得的沉淀在甲苯溶液中分散后再用乙醇沉淀，离心，反复洗涤两次，得到具有相分离结构的CuInS2‑ZnS异质结纳米晶，反应原料中乙酰丙酮铜，乙酰丙酮锌和醋酸铟的摩尔比例为1︰1︰1。