一种染料敏化太阳能电池铜锰锗硫对电极及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种染料敏化太阳能电池铜锰锗硫对电极及其制备方法，该对电极包括导电基底，导电基底表面涂覆有一层纤锌矿结构的铜锰锗硫纳米晶；而对电极的制备是通过在导电衬底上涂覆铜锰锗硫纳米晶墨水来实现。本申请制备的铜锰锗硫纳米晶是通过低温液相法合成，具有尺寸均一、结晶度高、单分散性良好等优点。该方法制备的铜锰锗硫纳米晶是纤锌矿衍生的超晶胞结构，为正交晶系。当用于染料敏化太阳能电池对电极时，对I3-离子的还原表现出良好的催化活性。与现有技术相比，本发明专利技术工艺简单，所制备的对电极催化剂不仅催化效果优异，而且价格低廉，制备方法简单，大大降低了染料敏化太阳能电池的生产成本，适合工业化大规模生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种太阳能电池领域，尤其是涉及一种染料敏化太阳能电池铜锰锗硫对电极及其制备方法。
技术介绍
近年来，随着能源问题的日益严峻，作为第三代太阳能电池技术之一的染料敏化太阳能电池因具有组装简单、成本较低等优势以及较高的能量转换效率等优势，引起了科研工作者广泛的关注。典型的染料敏化太阳能电池具有“三明治”结构，即由光阳极，电解质和对电极组成。这类器件的工作原理与自然界的光合作用相似。在光照下，染料分子吸收太阳光从基态变为激发态，然而激发态不稳定，通过释放出电子回到基态。释放出的电子通过二氧化钛的导带并被导电基地收集，传输到外电路并对负载做功。在对电极/电解液界面处发生催化还原反应，将氧化态的电解质还原成中性态，而基态的电解质进一步扩散至光阳极并将氧化态的染料分子还原，从而完成一个循环。由此看出，对电极是染料敏化太阳能电池中的重要组成成分，它不仅是外电路电子流通的媒介，更重要的作用在于将氧化态的电解质还原成基态，保证染料分子的再生。理想的对电极材料应具备以下条件：(1)具有高的电子催化活性，利于催化I3-离子还原成I-；(2)电子转移的阻力小；(3)在电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种染料敏化太阳能电池铜锰锗硫对电极，包括导电基底，其特征在于，导电基底表面涂覆有一层纤锌矿结构的铜锰锗硫纳米晶。

【技术特征摘要】
1.一种染料敏化太阳能电池铜锰锗硫对电极，包括导电基底，其特征在于，
导电基底表面涂覆有一层纤锌矿结构的铜锰锗硫纳米晶。
2.根据权利要求1所述的一种染料敏化太阳能电池铜锰锗硫对电极，其特征
在于，所述的铜锰锗硫纳米晶的粒径为10～100nm，铜锰锗硫纳米晶层的厚度为
0.01～10μm。
3.根据权利要求1所述的一种染料敏化太阳能电池铜锰锗硫对电极，其特征
在于，所述的导电基底包括FTO、ITO、不锈钢、柔性导电高分子或石墨。
4.根据权利要求1所述的一种染料敏化太阳能电池铜锰锗硫对电极，其特征
在于，所述的纤锌矿结构的铜锰锗硫纳米晶的制备方法包括以下步骤：
(1)将铜盐、锰盐、锗源、表面活性剂和溶剂混合，抽真空除水除氧，磁力
搅拌，加热到60～120℃并维持0.5～3小时使反应物充分溶解，然后将整个反应体
系通入保护气；
(2)将上述反应体系加热到130～160℃，迅速注入硫源，之后进一步将体系
加热到200～280℃，并保持0.5～6小时；
(3)待反应结束，自然冷却至室温，加入破乳剂后进行固液分离操作，得到
的沉淀即为铜锰锗硫纳米晶。
5.根据权利要求4所述的一种染料敏化太阳能电池铜锰锗硫对电极，其特征
在于，
所述的步骤(1)中的加热温度为100℃；
所述的步骤(2)中将步骤(1)得到的反应体系加热到140℃，注入硫源后加
热到280℃；
所述的步骤(3)中的破乳剂为无水乙醇；固液分离采用8000rpm的转速离心
分离。
6.根据权利要求4所述的一种染料敏化太阳能电池铜锰锗硫对电极，其特征
在于，所述的铜盐、锰盐、锗源与硫源的摩尔比为：(2～2.2):(l～1.2):(1～1.2):
(4～4.2)。
7.根据权利要求4所述的一种染料敏化太阳能电池铜锰锗硫对电极，其特征

\t在于，
所述的铜盐选自硝酸铜...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄守双，宰建陶，钱雪峰，何青泉，马对，李晓敏，李波，王敏，刘雪娇，刘园园，张洋，张敏敏，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31