一种上转换纳米颗粒掺杂的复合光阳极的制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种上转换纳米颗粒掺杂的复合光阳极的制备方法，可以拓宽光阳极的吸光范围及提高光利用率，以此达到提高光电转换效率的目的。通过本发明专利技术方法制备的新型复合光阳极对染料敏化太阳能电池的性能提升有很大的帮助，一方面加入的上转换纳米颗粒可以将吸光范围拓宽到近红外光区域，另一方面制备的TiO2空心球，能够改善光散射性能，加速电子快速传输，进而提高光利用率；最后通过引入金纳米颗粒，产生表面等离子体共振效应进一步促进光吸收。本发明专利技术为染料敏化太阳能电池中的复合光阳极的制备提供了新的思路，不仅制备方法简单，且所制备的复合光阳极材料光电转换效率最高可达13.65%，具有一定的应用价值。具有一定的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种上转换纳米颗粒掺杂的复合光阳极的制备方法及应用


[0001]本专利技术属于染料敏化太阳能电池
，具体涉及一种上转换纳米颗粒掺杂的复合光阳极的制备方法及应用。

技术介绍

[0002]染料敏化太阳能电池（Dye
‑
sensitized solar cells，DSSCs）因其生产成本低、制造工艺简单和光电转换效率较高等优点，已成为一种很好的太阳光收集设备，在诸多领域都具有广阔的应用前景。尽管在过去的三十年里DSSCs 获得了快速的发展，但是其最高光电转换效率仍然不足15%。造成这一结果的最主要原因是作为DSSCs 主要成分之一的光敏剂的吸收光谱和太阳辐射光谱不匹配，尤其是光敏剂对近红外光的响应十分有限，而近红外光几乎占据了传送到地球表面的太阳光的一半，严重制约着DSSCs器件光电转换效率的进一步提升。解决上述问题的一种可行方法就是将上转换纳米颗粒（Upconversion nanoparticles，UCNPs）引入到DSSCs 器件的光阳极中。
[0003]常见的光阳极材料通常为宽带隙半导体，如TiO2、ZnO本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种上转换纳米颗粒掺杂的复合光阳极的制备方法，其特征在于，在导电基体上逐层印刷TiO2浆料和TiO2‑
HSs/UCNPs浆料，干燥后获得光阳极薄膜，然后于475
‑
500℃下煅烧15
‑
45min，在煅烧后的光阳极薄膜上原位生长金纳米颗粒AuNPs，即得。2.根据权利要求1所述上转换纳米颗粒掺杂的复合光阳极的制备方法，其特征在于，将TiO2加入到含α
‑
松油醇、乙基纤维素和无水乙醇的混合溶液中，超声处理并在水浴中不断搅拌直到乙醇完全挥发，制得TiO2浆料；将TiO2‑
HSs、UCNPs加入到含α
‑
松油醇、乙基纤维素和无水乙醇的混合溶液中，室温下搅拌36
‑
60 h，超声处理并在水浴中不断搅拌直到乙醇完全挥发，制得TiO2‑
HSs/UCNPs浆料；所述无水乙醇、α
‑
松油醇、乙基纤维素的质量比为（1.0~1.2）：（1.57~1.58）：（0.09~1.00）。3.根据权利要求1所述上转换纳米颗粒掺杂的复合光阳极的制备方法，其特征在于，所述TiO2‑
HSs为二氧化钛空心球；所述TiO2‑
HSs经下述步骤制备获得：将0.50~0.70 g草酸加入到由25~40ml异丙醇和0.3~0.5ml钛酸四丁酯组成的混合溶液中并搅拌均匀，然后在170~190 ℃下水热反应4
‑
8h，所得产物经离心、洗涤、干燥，即得到TiO2‑
HSs。4.根据权利要求1所述上转换纳米颗粒掺杂的复合光阳极的制备方法，其特征在于，所述UCNPs为NaYF4:Yb,Er@NaLuF4:Eu@SiO2；所述UCNPs的制备步骤如下：S1.把稀土离子源1加入油酸和1
‑
十八烯的混合溶液中，加热搅拌形成均相溶液A；把NH4F和NaOH混合到甲醇中形成无色透明溶液B；将溶液B添加到溶液A中，在110~130 ℃静置反应20
‑
40min，然后在氩气气氛下升温至290~310 ℃静置反应50
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70min，所得产物经离心分离、清洗后，分散在环己烷中，获得溶液C；S2. 将稀土离子源2加入油酸和1
‑
十八烯的混合溶液中，加热搅拌形成均相溶液D；将步骤S1制备所得溶液C添加到溶液D中，在110~130 ℃静置反应20
‑
40min，然后在氩气气氛下升温至290~310 ℃静置反应80
‑
100min，所得产物经离心分离、清洗后，分散在环己烷中，获得溶液E；S3. 将环己烷、异丙醇与聚乙烯吡咯烷酮混合，然后加入溶液E、去离子水、正硅酸乙酯和氨水，并持续搅拌20
‑
40min；所得产物经离...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭续更，张敬来，任铁钢，王丽，张思琪，
申请(专利权)人：河南大学，
类型：发明
国别省市：