[发明专利]一种多波段吸收近红外太阳光染料敏化太阳能电池光阳极材料的制备方法

摘要

一种多波段吸收近红外太阳光染料敏化太阳能电池光阳极材料的制备方法，本发明涉及染料敏化太阳能电池光阳极材料的制备方法。本发明是要解决现有的上转换材料增强染料敏化电池的方法的红外波段太阳光利用低的技术问题。本方法先用氯化钇、氯化镱和氯化铒和氟化铵制备作为晶核的纳米晶，再将纳米晶分散到氯化镱、氟化铵原料液中反应，得到第一层核壳结构纳米晶体，再将第一层核壳结构纳米晶体分散到氯化钇、氯化钬和氟化铵的原料液中反应，得到二层核壳结构纳米晶；将二层核壳结构纳米晶分散到含有钛酸四丁酯的原料液中，水热反应后，得到光阳极材料。可用于提高太阳能电池的光电转换效率。

主权项

一种多波段吸收近红外太阳光染料敏化太阳能电池光阳极材料的制备方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：步骤一：按油酸和十八烯的体积比为1：2～5，将油酸和十八烯混合均匀得到混合液，再按氯化钇、氯化镱和氯化铒的摩尔比为(80+m+n)：(10‑m)：(10‑n)，将氯化钇、氯化镱和氯化铒加入到混合液中，搅拌均匀后，加热到120～150℃并保持30～60min，之后自然冷却至室温，得到原料液A；其中0≤m＜10,0≤n＜10；步骤二：称取氟化铵和氢氧化钠溶解于甲醇中，得到原料液B；其中NH4F与NaOH的摩尔比为1：(0.5～2)；步骤三：在氮气保护下，将步骤二中得到的原料液B加入到步骤一中的原料液A中，搅拌均匀后，升温至300～320℃，反应1～2小时，冷却至室温后，将反应产物加入离心管中离心分离出纳米晶，并将纳米晶用无水乙醇离心洗涤数次，将干净的纳米晶分散到环己烷溶液中，得到作为晶核的纳米晶分散液；步骤四：按油酸和十八烯的体积比为1：2～5，将油酸和十八烯混合均匀得到混合液，再将氯化镱溶解于混合液中，在搅拌条件下加热到120～150℃保持30～60min，自然冷却至60～80℃，得到原料液C；步骤五：将步骤三得到的纳米晶分散液加入到步骤四所得的原料液C中，搅拌均匀后，升温去除环己烷，得到原料液D；步骤六：称取氟化铵和氢氧化钠溶解于甲醇中，得到原料液E；其中NH4F与NaOH的摩尔比为1：(0.5～2)；步骤七：在氮气保护下，将步骤六得到的原料液E加入到步骤五得到的原料液D中，搅拌均匀后，升温至300～320℃，反应1～2h，冷却至室温，将反应产物加入离心管中离心分离出第一层核壳结构纳米晶体，将第一层核壳结构纳米晶体用无水乙醇离心洗涤数次后，分散到环己烷中，得到一层核壳结构纳米晶NaYF4:Yb/Er@NaYbF4分散液；步骤八：按油酸和十八烯的体积比为1：2～5，将油酸和十八烯混合均匀得到混合液，再按氯化钇与氯化钬的摩尔比为(90+s)：(10‑s)，将氯化钇和氯化钬加入到混合液中，搅拌均匀后，加热到120～150℃并保持30～60min，之后自然冷却至室温，得到得到原料液F；其中0≤s＜10；步骤九：称取氟化铵和氢氧化钠溶解于甲醇中，得到原料液G；其中NH4F与NaOH的摩尔比为1：(0.5～2)；步骤十：在氮气保护下，将步骤九得到的原料液G加入到步骤八得到的原料液F中，搅拌均匀后，加入步骤七制备的一层核壳结构纳米晶NaYF4:Yb/Er@NaYbF4分散液，升温至300～320℃，反应1～2h，冷却至室温，将反应产物加入离心管中离心分离出固相物，将固相物用无水乙醇离心洗涤数次后，干燥，得到二层核壳结构纳米晶NaYF4:Yb/Er@NaYbF4@NaYF4:Ho；步骤十一：称取3～5ml油酸、15～20ml油胺、0.3～0.5g二层核壳结构纳米晶NaYF4:Yb/Er@NaYbF4@NaYF4:Ho、5～10ml乙醇、0.3～1ml去离子水和0.15～0.16g钛酸四丁酯，先将油酸与油胺混合均匀，再依次加入二层核壳结构纳米晶NaYF4:Yb/Er@NaYbF4@NaYF4:Ho、乙醇、去离子水和钛酸四丁酯，搅拌均匀后转移到高压反应釜之中，在温度为160～200℃条件下反应8～12h，将反应产物放入离心管中，并加入乙醇，先超声振荡，再离心分离，重复超声处理、离心洗涤操作数次，再得到固相物干燥，得到多波段收割近红外太阳光染料敏化太阳能电池光阳极材料NaYF4:Yb/Er@NaYbF4@NaYF4:Ho@TiO2纳米晶。