[发明专利]一种染料敏化太阳能电池用氧化锡薄膜电极材料及其制备方法

摘要

本发明提供了一种应用于染料敏化太阳能电池的氧化锡(SnO2)薄膜电极材料及其制备方法。本发明利用水热法合成的碳球作为模板，通过对碳球模板进行碱处理，增加碳球模板表层对锡离子的吸附量，同时调控前驱体锡盐溶液浓度，制备了最外两壳层相邻的氧化锡多壳层空心球；以该空心球作为染料敏化太阳能电池电极材料，增加了光在薄膜电极内的传输路径，具有优异的光散射能力，提高了染料分子对光的吸收率，从而显著提升了染料敏化太阳能电池的光电转化效率。此外，该合成方法具有一定的普适性，通过改变金属前驱体盐溶液，可制备出最外两壳层相邻的ZnO，TiO2，Co3O4，CuO和Fe2O3多壳层空心球。本发明方法操作方简便、可控性高、具有广阔的应用前景。

主权项

一种氧化锡（SnO2）薄膜电极材料的制备方法，包括如下步骤：（A）碳球模板的制备将浓度为1.5M的蔗糖水溶液在200℃的高压釜中水热反应130～150min，自然冷却后抽滤，并经过水和乙醇多次洗涤后，将产物放入80℃烘箱中干燥12～24h，所得碳球模板的粒径为3～4μm；（B）最外两壳层相邻的SnO2多壳层空心球的制备将碳球模板通过碱溶液处理0.5～4h后均匀分散于锡盐溶液中，搅拌4～8h后抽滤，用去离子水洗涤3～5遍，放入80℃烘箱中干燥12～24h，将所得固体粉末置于马弗炉中，以0.5～2℃/min的升温速率升至500℃，恒温煅烧1～3h，自然冷却后得到最外两壳层相邻的SnO2多壳层空心球；（C）SnO2多壳层空心球薄膜电极材料的制备将SnO2多壳层空心球、松油醇、乙基纤维素、乙酸、无水乙醇按一定比例混合后在研钵中研磨成粘稠的白色浆料，通过丝网印刷法将白色浆料刮涂在具有TiO2纳米粒子致密层的掺氟氧化锡（FTO）导电玻璃上，煅烧除去有机物后用TiCl4溶液浸泡，最后热处理得到SnO2多壳层空心球薄膜电极材料。