一种染料敏化太阳能电池XS(X＝Ni或Co)/碳复合柔性对电极的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种染料敏化太阳能电池XS(X=Ni或Co)/碳复合柔性对电极的制备方法，其步骤如下：将XCl2∙6H2O、蔗糖依次溶解在去离子水中，形成混合均匀的溶液；将混合溶液逐渐滴加在石墨纸上，清除多余的溶液，并干燥；将上述的石墨纸和硫源放入真空管式炉中，然后用氩气保护升温目标温度保温1小时，自然冷却至室温取出石墨纸，得到XS/碳复合对电极。本发明专利技术公开的XS/碳复合对电极的制备方法简单，制备周期短，成本低，同时高导电性的多孔结构碳材料与高电催化活性硫化镍，不仅提供了更多的催化活性位点，而且两者之间的协调作用使其具有更高的电催化活性，从而提高了光电转化效率。

【技术实现步骤摘要】
一种染料敏化太阳能电池XS(X＝Ni或Co)/碳复合柔性对电极的制备方法
本专利技术涉及一种太阳能电池，尤其涉及一种染料敏化太阳能电池对电极及其制备方法。
技术介绍
当今世界，伴随着人类文明的长足进步和社会、经济的迅猛发展，人类对能源的需求量越来越多。但是，人们对作为常规能源的化石燃料的过度使用导致了能源危机，这就使得人们开始寻找和开发新能源。目前人们已经使用的新能源有风能、水能、潮汐能、核能、太阳能、地热能、生物能、氢能等。其中太阳能由于其清洁、无污染、不受地域限制等特点，是最重要的可再生能源。因而，太阳能的开发和利用成为新能源研究的重点之一，也成为解决能源危机的行之有效的手段。目前，太阳能的利用主要有光电转换，光热转换和光化学转换，相比而言，光电转换的应用更有利于其广泛使用和有效利用，而光电转换的主要表现形式为太阳能电池。太阳能电池可将太阳能直接转换为电能，且具有转换效率高，制造能耗少，成本低，不产生任何污染等的优点，因而成为人们研究的热点。从研究来看，太阳能电池的发展主要分为三个阶段：第一代太阳能电池，如单晶硅、多晶硅及GaAs电池；第二代太阳能电池是基于薄膜技术的一种太阳能电池，也称之为薄膜太阳能电池，如硅基薄膜、硫化镉、铜铟镓硒电池等；第三代太阳能电池是以新型薄膜太阳能电池为代表，具有低成本、高效率等特点。其中染料敏化太阳能电池(Dye－SensitizedSolarCell，DSSC)具有生产成本低、制备工艺易于操作、可大批量生产和环境友好等优点，吸引了国内外科研工作者的研究兴趣。科研工作者对染料敏化太阳能电池的普遍关注始于1991年，教授采用多孔纳米TiO2作为半导体阳极，Ru络合物作为敏化剂，选用I-/I3-氧化还原电对体系作为电解液，制作出了新型的TiO2纳米晶染料敏化太阳能电池，首次获得了7.1％的能量转换效率。1997年又将该电池的能量转换效率提高到了10％～11％，短路电流达到了18mA/cm2，开路电压达到了720mV/cm2。目前对染料敏化太阳能电池的研究主要集中在对电极、光阳极、敏化染料和电解质，现阶段的DSSCs研究中使用最多的对电极材料是贵金属Pt，其成本较高，占据了整个电池成本的约60％，因而寻找合适的对电极材料来替代Pt更具有现实意义，也成为了目前染料敏化太阳能电池研究的中心问题。寻求低成本的对电极材料日益受到人们的关注。同时，过渡金属硫化物和碳材料具有优异的光学性能、电学性能以及催化性能，从而在染料敏化太阳能电池领域引起研究者的注意。其中，本专利技术提供的XS(X＝Ni，Co)/碳复合对电极的制备方法简单，表面积较大，提供了更多的催化活性位点，使其具有更高的电催化活性，从而提高了光电转化效率。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有染料敏化太阳能电池对电极材料价格昂贵、不适合大规模应用的问题，提供了一种染料敏化太阳能电池对电极的制备方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的：1.将NiCl2·6H2O、蔗糖加入去离子水中得到混合溶液，控制混合溶液中XCl2·6H2O(X＝Ni，Co)的摩尔浓度为0.5～2mol/L、蔗糖摩尔浓度为0.03～0.6mol/L，将混合溶液逐渐滴加在石墨纸上，清除多余的溶液，并干燥；将石墨纸和硫源(硫脲、硫粉)放入真空管式炉中，硫源处于通气口一端，XCl2·6H2O与硫源的摩尔质量比为1：(1～10)，石墨纸处于排气口一端，然后用氩气保护升温至目标温度(500℃～800℃)保温1小时，自然冷却至室温取出石墨纸，得到XS(X＝Ni，Co)/碳复合对电极。本专利技术的有益效果是：本专利技术所述电极对的制备方法操作简单，成本低，组装成染料敏化太阳能电池的光电转化效率较高，超过铂电极的光电转化效率，稳定性较好，是一种很有潜力的染料敏化太阳能电池对电极的替代材料。附图说明图1为实施例1制备对电极组装的DSSC在标准模拟太阳光照射下电流密度-电压曲线。图2为实施例2制备对电极组装的DSSC在标准模拟太阳光照射下电流密度-电压曲线。图3为实施例3制备对电极组装的DSSC在标准模拟太阳光照射下电流密度-电压曲线。图4为实施例4制备对电极组装的DSSC在标准模拟太阳光照射下电流密度-电压曲线。图5为制备的柔性对电极实物。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本专利技术技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术技术方案的思想和范围，均应涵盖在本专利技术的保护范围中。实施例1不同摩尔浓度氯化镍制备对电极将NiCl2·6H2O、蔗糖加入5mL去离子水中得到混合溶液，分别控制混合溶液中NiCl2·6H2O的摩尔浓度为0.5mol/L、蔗糖摩尔浓度为0.03mol/L；NiCl2·6H2O的摩尔浓度为1mol/L、蔗糖摩尔浓度为0.03mol/L；NiCl2·6H2O的摩尔浓度为2mol/L、蔗糖摩尔浓度为0.03mol/L；将三种混合溶液分别逐渐滴加在石墨纸上，清除多余的溶液，并干燥；将上述的石墨纸和硫脲放入真空管式炉中，硫脲处于通气口一端，XCl2·6H2O与硫源的摩尔质量比为1：1，石墨纸处于排气口一端，然后用氩气保护升温至目标温度800℃保温1小时，自然冷却至室温取出石墨纸，由不同浓度的氯化镍得到三个不同的硫化镍/碳复合对电极，用NiCl2·6H2O的摩尔浓度标注，分别标注为Ni0.96S/C-0.5、Ni0.96S/C-1、Ni0.96S/C-2表示。TiO2光阳极的制备与电池性能测试：染料敏化太阳能电池光阳极通过涂覆法制备二氧化钛纳米晶薄膜，二氧化钛浆料由水热合成制得(参见S.Ito,T.Murakami,P.Comte,P.Liska,C.M.Nazeeruddin,M.ThinSolidFilms,516(2008)4613-4619)。用N719敏化电池光阳极，并滴加氧化还原电解质于该电极上，氧化还原电解质的组成为：0.1M1-propy-3-methylimidazoliumiodide(1-丙基-3-甲基咪唑碘),0.05MLiI,0.1MGNCS,0.03MI2,0.5M4-tert-butylpridine(4-叔丁基吡啶)，溶剂为碳酸丙烯脂与乙腈的混合溶液(体积比为1:1)。用本专利技术制备的硫化物对电极组装成染料敏化太阳能电池，测试性能。在室温下，使用1000W模拟太阳光光源氙灯(Oriel91192,USA)，辐照强度为100W/cm2，电化学工作站等仪器，遮光板受光照面积为0.25cm2，对所得对电极进行组装而成的染料敏化太阳能电池进行性能测试，所得的J-V曲线如图1所示，浓度为1mol/L氯化镍制备对电极转换效率达到6.73％，高于Pt对电极的转换效率5.15％。表1电池I-V曲线的特征数据实施例2不同摩尔浓度蔗糖制备对电极将NiCl2·6H2O、蔗糖加入5mL去离子水中得到混合溶液，分别控制混合溶液中CoCl2·6H2O的摩尔浓度为1mol/L、蔗糖摩尔浓度为0.3mol/L；CoCl2·6H2O的摩尔浓度为1mol/L、蔗糖摩尔浓度为0.6mol/L；将这两种混合溶液逐渐滴加在石墨纸上，清除多余的溶液，并干燥；将上述的石墨纸和硫脲放入真空管式炉中，硫脲处于通气口一端，XCl2·6H2O与硫源的摩尔质量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种染料敏化太阳能电池XS(X=Ni或Co)/碳复合柔性对电极的制备方法，其特征在于，染料敏化太阳能电池对电极的制备方法是按以下步骤进行的：步骤一：将XCl

【技术特征摘要】
1.一种染料敏化太阳能电池XS(X=Ni或Co)/碳复合柔性对电极的制备方法，其特征在于，染料敏化太阳能电池对电极的制备方法是按以下步骤进行的：步骤一：将XCl2∙6H2O(X=Ni或Co)、蔗糖依次溶解于去离子水中，搅拌15min，形成均匀的混合溶液；步骤二：将步骤一配置的混合溶液逐渐滴加在石墨纸上并清除多余的溶液，干燥；步骤三：将步骤二得到的石墨纸和硫源分别放入真空管式炉中，硫源处于通气口一端，石墨纸处于排气口一端，然...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙小华，李发新，郑力，汪佳丽，鲍潮，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42