染料敏化太阳能电池的ZnO柱状薄膜阳极及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种染料敏化太阳能电池ZnO微纳米柱电极及其在导电玻璃上制备的方法，电极由导电玻璃基板和基板上沉积的一层致密的ZnO微纳米柱薄膜构成。该方法不需事先涂敷籽晶层，不需要加表面活性剂，工艺简单、易于控制，且生产成本低，适合工业化大规模生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于太阳能电池领域，特别是涉及一种染料敏化太阳能电池的微纳米柱状 ZnO光阳极及其制备方法。
技术介绍
氧化锌是一种II-VI族宽禁带的半导体材料，禁带宽度为3. 37eV,室温下具有较高的激子束缚能(60meV)和较低的电子诱生缺陷。因此，氧化锌在纳米尺度的电子和光电设备中有着潜在的应用。特别是氧化锌有望取代T^2成为染料敏化太阳能电池的光阳极材料，简单有效的制备不同形貌、高质量的氧化锌单晶对于科学研究和科技进步是非常重要的。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种染料敏化太阳能电池的微纳米柱ZnO光阳极及其制备方法。采用一种工艺简单、易于控制，且生产成本低的电化学法，直接在导电玻璃上制备致密的单晶氧化锌微纳米柱薄膜，该方法不需事先涂敷籽晶层，不需要加入表面活性剂等，该种简单制备致密的单晶氧化锌微纳米柱薄膜的方法还未见报道。其具体工艺步骤为(1)分别用去离子水、丙酮、无水乙醇清洗导电玻璃表面；(2)取摩尔比1 1的硝酸锌与六亚甲基四胺溶于去离子水中，机械搅拌 10-20min，得到反应溶液，其中硝酸锌浓度为0. 01M-0. IM ；(3)采用电化学法中恒电流模式，将步骤(1)中所得导电玻璃作为基底以及反应阴极，金属箔片作为阳极，与步骤O)中的反应溶液作为电解液，在反应温度为60°C-95°C 条件下，电流密度为5mA/cm2-40mA/cm2，反应lmin_20min ；(4)将导电玻璃取出，用去离子水、无水乙醇反复洗涤，则在导电玻璃上制备出致密的单晶ZnO微纳米柱薄膜。(5)将制备有ZnO单晶微纳米柱薄膜的导电玻璃在300°C 500°C条件下热处理 Ih,即得到适合做染料敏化太阳能电池光阳极的ZnO微纳米柱薄膜。附图说明图1是致密的单晶SiO微纳米柱薄膜的χ射线衍射谱。图2是致密的单晶SiO微纳米柱薄膜的低倍扫描电镜(顶视)照片。图3是致密的单晶SiO微纳米柱薄膜的高倍扫描电镜(顶视)照片。图4是致密的单晶SiO微纳米柱薄膜的高倍扫描电镜(侧视)照片。图5是致密的单晶ZnO微纳米柱薄膜的透射照片。图6是图5对应方框中的高分辨照片，插入的图片是对应的选区电子衍射照片。图7是用ZnO样品组装的染料敏化太能电池的伏安特性曲线(0. IM等摩尔浓度的反应溶液，电流为lOmA/cm2，反应时间5min)。 具体实施例方式本专利技术的实施例仅用于进一步阐述本专利技术，而不限制本专利技术的范围。对于本领域的技术人员对本专利技术的内容所进行的替代、改动或变更，这些等价形式同样落入本申请所限定的范围内。实施例1(1)分别用去离子水、丙酮和无水乙醇清洗导电玻璃基底表面；(2)取摩尔比1 1的硝酸锌与六亚甲基四胺溶于去离子水中，机械搅拌lOmin， 得到反应溶液，其中硝酸锌浓度为0. OlM ；(3)采用电化学法的恒电流模式，将步骤⑴中所得导电玻璃作为基底及电化学反应的阴极，Pt电极为阳极，采用步骤( 中的反应溶液为电解液，在反应温度为70°c条件下，反应电流密度为10mA/cm2，反应5min ；(4)将导电玻璃基底取出，用去离子水、无水乙醇反复洗涤，则在导电基底便上制备出敏密的单晶ZnO微纳米柱薄膜。(5)然后在400°C条件下热处理Ih.(6)用0. 3mM N719敏化上述电极，并滴加氧化还原电解质于该电极上，加盖对电极组装成染料敏化太阳能电池。在标准太阳能测试装置中(AMI』)电池受光照面积 0. 25cm2,测得开路电压0. 5V，短路电流密度0. 98mA/cm2,填充因子0. 49，光电转换效率为 0. 24%。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于染料敏化太阳能电池的ZnO微纳米柱薄膜光阳极，其特征在于由导电玻璃和ZnO单晶微纳米柱薄膜组成。2.按权力要求1所述的一种用于染料敏化太阳能电池的ZnO微纳米柱薄膜光阳极，其特征在于所述ZnO层厚度为IOnm 10 μ m。3.按权力要求1所述的染料敏化太阳能电池的光阳极ZnO的制备方法其特征在于所述的方法是由下列步骤所组成(1)将导电玻璃用去离子水、丙酮、无水乙醇清洗表面；(2)取摩尔比1 1的硝酸锌与六亚甲基四胺溶于去离子水中，机械搅拌 10min-20min，得到反应溶液，其中硝酸锌的浓度为0. 01M-0. IM ；(3)...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨刚强，邹小平，程进，吕学明，
申请(专利权)人：北京信息科技大学，
类型：发明
国别省市：