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一種鏡面狀硫化鎳納米片對(duì)電極及其應(yīng)用的制作方法

文檔序號(hào):7050601閱讀:218來(lái)源:國(guó)知局
一種鏡面狀硫化鎳納米片對(duì)電極及其應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鏡面狀硫化鎳納米片對(duì)電極及其應(yīng)用,是采用水熱法,在不添加任何表面活性劑或?qū)騽┑臈l件下制備出鏡面狀硫化鎳納米片對(duì)電極,用于制備染料敏化太陽(yáng)能電池。本發(fā)明制備過(guò)程簡(jiǎn)單,產(chǎn)品純度高,通過(guò)其鏡面反光效應(yīng)可以增強(qiáng)光陽(yáng)極對(duì)太陽(yáng)光的二次吸收和利用,從而增加光電轉(zhuǎn)換效率,使制成的染料敏化太陽(yáng)能電池具有優(yōu)良性能。
【專利說(shuō)明】一種鏡面狀硫化鎳納米片對(duì)電極及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于染料敏化太陽(yáng)能電池【技術(shù)領(lǐng)域】,具體涉及一種鏡面狀硫化鎳納米片對(duì)電極及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]染料敏化太陽(yáng)電池由于其理論轉(zhuǎn)化效率高、工藝簡(jiǎn)單、環(huán)境友好、制備過(guò)程能耗少、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)而成為當(dāng)今太陽(yáng)能電池的研究熱點(diǎn)。從目前研究結(jié)果來(lái)看,鉬電極具有高催化活性和相對(duì)較低的超電勢(shì),是較早應(yīng)用在染料敏化太陽(yáng)能電池上的對(duì)電極。然而,由于鉬的價(jià)格昂貴,儲(chǔ)量稀少,極大地限制了染料敏化太陽(yáng)能電池的大規(guī)模應(yīng)用。硫化鎳由于其形貌多樣性,價(jià)格低廉,催化效率高等優(yōu)點(diǎn),被人們廣泛研究用于替代鉬電極,應(yīng)用于染料敏化太陽(yáng)能電池對(duì)電極中,但是,以往的方法中,或是制備時(shí)間過(guò)長(zhǎng),或是制備步驟繁瑣,或是條件苛刻,至今還未有能在極短的時(shí)間內(nèi)一步制備硫化鎳對(duì)電極的報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種鏡面狀硫化鎳納米片對(duì)電極及其應(yīng)用,其制備方法簡(jiǎn)單,制得的鏡面狀硫化鎳納米片對(duì)電極可替代鉬電極,用于制備性能優(yōu)良的染料敏化太陽(yáng)能電池。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種鏡面狀硫化鎳納米片對(duì)電極在制備染料敏化太陽(yáng)能電池的應(yīng)用。其制備方法包括:將P25-Ti02粉末均勻分散在乙醇溶液中,得到TiO2漿體;利用絲網(wǎng)印刷方法將漿體涂在一塊潔凈的FTO導(dǎo)電玻璃上,525°C下燒結(jié)2h ;將其浸潰在光敏染料溶液中24h后取出,與鏡面狀硫化鎳納米片對(duì)電極和液態(tài)電解質(zhì)溶液組裝在一起,形成三明治結(jié)構(gòu)的染料敏化太陽(yáng)能電池。
[0005]所述鏡面狀硫化鎳納米片對(duì)電極的制備方法,是采用水熱法制備鏡面狀硫化鎳納米片對(duì)電極。
[0006]其制備方法包括以下步驟:
1)將六水合氯化鎳和D-青霉胺溶于乙二醇溶液中,混勻;
2)將所得混合溶液轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯內(nèi)襯中,放入一塊潔凈的ITO導(dǎo)電玻璃后裝入反
應(yīng)釜;
3)經(jīng)水熱反應(yīng)、洗滌、烘干,制得鏡面狀硫化鎳納米片對(duì)電極。
[0007]所述混合溶液中六水合氯化鎳和D-青霉胺的摩爾比為1: 2。
[0008]所述ITO導(dǎo)電玻璃的規(guī)格為1.5cmX3cm。
[0009]所述水熱反應(yīng)的反應(yīng)溫度為200°C,反應(yīng)時(shí)間I小時(shí)。
[0010]所述洗滌是分別以水和乙醇為溶劑,各洗三次。
[0011]所述烘干的溫度為70°C。
[0012]本發(fā)明的顯著優(yōu)點(diǎn)在于: (I)本發(fā)明鏡面狀硫化鎳納米片對(duì)電極的制備方法簡(jiǎn)單,產(chǎn)品純度高,其鏡面反光效應(yīng)可以增強(qiáng)光陽(yáng)極對(duì)太陽(yáng)光的二次吸收和利用,從而增加光子捕獲效率和電荷產(chǎn)生效率。
[0013](2)本發(fā)明利用簡(jiǎn)單的一步水熱法,在不添加任何表面活性劑或?qū)騽┑臈l件下制備鏡面狀的硫化鎳納米片對(duì)電極,其反應(yīng)時(shí)間只需lh,較現(xiàn)有方法制備硫化鎳對(duì)電極的反應(yīng)時(shí)間(一般需IOh)有明顯縮短。以N719釕改性染料為敏化劑組裝的染料敏化太陽(yáng)能電池,在lOOmW/cm2的光強(qiáng)、AML 5條件下,其最高光電轉(zhuǎn)換效率為7.08%。
[0014](3)本發(fā)明首次提供了一種鏡面狀硫化鎳納米片對(duì)電極用于組裝成染料敏化太陽(yáng)能電池。其原料價(jià)格低廉,制備方法簡(jiǎn)單方便,性能優(yōu)異,可以替代鉬電極作為染料敏化太陽(yáng)能電池的對(duì)電極,從而降低應(yīng)用的成本,具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為實(shí)施例制得的鏡面狀硫化鎳納米片對(duì)電極與濺射鏡面狀鉬電極的對(duì)比圖。
[0016]圖2為實(shí)施例制得的鏡面狀硫化鎳納米片對(duì)電極的掃描電鏡圖。
[0017]圖3為采用實(shí)施例鏡面狀硫化鎳納米片對(duì)電極制備的染料敏化太陽(yáng)能電池與鉬電極制備的染料敏化太陽(yáng)能電池的1-V特性曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0018]一種鏡面狀硫化鎳納米片對(duì)電極的制備方法,包括以下步驟:
1)將六水合氯化鎳和D-青霉胺按摩爾比1:2溶于乙二醇溶液中,混勻;
2)將所得混合溶液轉(zhuǎn)移至50ml聚四氟乙烯內(nèi)襯中,放入一塊規(guī)格為1.5cmX3cm的潔凈ITO導(dǎo)電玻璃,放入反應(yīng)釜后進(jìn)行封裝;
3)將封裝好的反應(yīng)釜放入200°C烘箱中反應(yīng)I小時(shí),取出,自然冷卻至室溫,分別以水和乙醇為溶劑各洗三次,再于70°C下烘干,制得鏡面狀硫化鎳納米片對(duì)電極。
[0019]將所得鏡面狀硫化鎳納米片對(duì)電極用于制備染料敏化太陽(yáng)能電池,其制備方法包括:
1)將IgP25-Ti02粉末均勻分散在乙醇溶液中,得到TiO2漿體;
2)利用絲網(wǎng)印刷方法將漿體涂在一塊潔凈的FTO導(dǎo)電玻璃上,525°C下燒結(jié)2h;
3)將其浸潰在N719釕改性染料溶液中24h后取出,此時(shí)電極薄膜的顏色由白色變?yōu)樯罴t色;再將其與鏡面狀硫化鎳納米片對(duì)電極、液態(tài)電解質(zhì)溶液組裝在一起,形成三明治結(jié)構(gòu)的染料敏化太陽(yáng)能電池。
[0020]圖1為本實(shí)施例制得的鏡面狀硫化鎳納米片對(duì)電極與濺射鏡面狀鉬電極的對(duì)比圖。圖2為本實(shí)施例制得的鏡面狀硫化鎳納米片對(duì)電極的掃描電鏡圖。從圖1中可以看出,本實(shí)施例制得的對(duì)電極較鉬電極表面均勻、光滑,通過(guò)其鏡面反光效應(yīng)可以增強(qiáng)光陽(yáng)極對(duì)太陽(yáng)光的二次吸收和利用,從而增加光子捕獲效率和電荷產(chǎn)生效率。
[0021 ] 本實(shí)施例制得的染料敏化太陽(yáng)能電池與鉬電極制得的染料敏化太陽(yáng)能電池,其電池效率如表I所示,其1-V特性曲線如圖3所示。
[0022]表I硫化鎳納米片對(duì)電極與鉬電極的電池效率
【權(quán)利要求】
1.一種鏡面狀硫化鎳納米片對(duì)電極的應(yīng)用,其特征在于:將鏡面狀硫化鎳納米片對(duì)電極用于制備染料敏化太陽(yáng)能電池。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述鏡面狀硫化鎳納米片對(duì)電極的應(yīng)用,其特征在于:其制備方法包括:將P25-Ti02粉末均勻分散在乙醇溶液中,得到TiO2漿體;利用絲網(wǎng)印刷方法將漿體涂在一塊潔凈的FTO導(dǎo)電玻璃上,525°C下燒結(jié)2h ;將其浸潰在光敏染料溶液中24h后取出,與鏡面狀硫化鎳納米片對(duì)電極和液態(tài)電解質(zhì)溶液組裝在一起,形成三明治結(jié)構(gòu)的染料敏化太陽(yáng)能電池。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述鏡面狀硫化鎳納米片對(duì)電極的應(yīng)用,其特征在于:所述鏡面狀硫化鎳納米片對(duì)電極采用水熱法制得。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述鏡面狀硫化鎳納米片對(duì)電極的應(yīng)用,其特征在于:所述鏡面狀硫化鎳納米片對(duì)電極的制備包括以下步驟: 1)將六水合氯化鎳和D-青霉胺溶于乙二醇溶液中,混勻; 2)將所得混合溶液轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯內(nèi)襯中,放入一塊潔凈的ITO導(dǎo)電玻璃后裝入反應(yīng)釜; 3)經(jīng)水熱反應(yīng)、洗滌、烘干,制得鏡面狀硫化鎳納米片對(duì)電極。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述鏡面狀硫化鎳納米片對(duì)電極的制備方法,其特征在于:所述混合溶液中六水合氯化鎳和D-青霉胺的摩爾比為1:2。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述鏡面狀硫化鎳納米片對(duì)電極的制備方法,其特征在于:所述ITO導(dǎo)電玻璃的規(guī)格為1.5cmX3cm。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述鏡面狀硫化鎳納米片對(duì)電極的制備方法,其特征在于:所述水熱反應(yīng)的反應(yīng)溫度為200°C,反應(yīng)時(shí)間I小時(shí)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述鏡面狀硫化鎳納米片對(duì)電極的制備方法,其特征在于:所述洗滌是分別以水和乙醇為溶劑,各洗三次。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述鏡面狀硫化鎳納米片對(duì)電極的制備方法,其特征在于:所述烘干的溫度為70°C。
【文檔編號(hào)】H01G9/20GK103985547SQ201410256397
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年6月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月11日
【發(fā)明者】魏明燈, 孫遜 申請(qǐng)人:福州大學(xué)
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