離子水、Cd2+溶液I分鐘、另一去離子水，此過程重復(fù)15次；烘干后得到復(fù)合光陽極。
[0082]本實施例制備的復(fù)合光陽極，在導(dǎo)電玻璃上由下至上依次附有1102阻擋層、T12納米晶/ZnO納米線復(fù)合層和T12納米晶層。其中，T12納米晶/ZnO納米線復(fù)合層和T12納米晶層的厚度為15 y m。
[0083]對本發(fā)明的復(fù)合光陽極進(jìn)行了結(jié)構(gòu)及性能檢測，結(jié)果如下。
[0084]由圖3-a可以看出根據(jù)本發(fā)明的制備工藝可完全實現(xiàn)所提出的復(fù)合膜，圖中黑線以上是的T12納米晶，以下是T12納米晶/ZnO納米線復(fù)合膜，其結(jié)果與圖2—致。圖3-b、
3-c是納米線水熱生長分別為5小時和10小時所獲得復(fù)合膜的斷面SEM，圖中可看出隨著生長時間的增加，ZnO納米線的長度與直徑隨之增加。
[0085]由圖4-a、4-b、4-c可看出，整體上隨著ZnO納米晶比例的增加，ZnO納米線生長的原位增加，從而引起復(fù)合膜中的ZnO納米線的密度大幅地增加；iTi02:Zn0為1:0.05時，納米線的密度是比較低，只是零星的分布在膜內(nèi)；當(dāng)Ti02:Zn0為1:0.25時，納米線相互之間已密實地交織在一起。
[0086]將本發(fā)明的復(fù)合光陽極與對照組的光陽極進(jìn)行性能比較，對照組光陽極為在本發(fā)明復(fù)合光陽極制備基礎(chǔ)上減少了步驟3的ZnO納米線的合成得到的光陽極，記對照組為1102納米晶膜，實驗組為T12納米晶/ZnO納米線復(fù)合膜。圖5中可看出，當(dāng)ZnO納米線引入T12納米晶膜之后，由于納米線對光強(qiáng)的散射作用，使得復(fù)合膜對注入光的漫反射率有了大幅的提高，注入光被限制在膜內(nèi)，增強(qiáng)了膜內(nèi)的光程，可降低膜的光透射損失，圖6的透射光譜也證實了這一結(jié)果，ZnO納米線引入之后，光的透射率減少了 10 %左右。
[0087]由于復(fù)合膜中引入的ZnO納米線對光散射作用的增強(qiáng)，使得光在光陽極中光程增加，通過反復(fù)的吸收來提高注入光的充分利用，圖7中可看出，兩種光陽極的光吸收邊都在700nm,說明兩種膜對CdSe量子點吸附量與尺寸相似，由于復(fù)合膜對光強(qiáng)的散射作用，其在可見光范圍的吸收強(qiáng)度有了很大的提高。在電池中增強(qiáng)的光吸收通過激發(fā)吸光材料，產(chǎn)生更多的光生電子，其表現(xiàn)在電池的電流密度有了大幅的提高，如圖8所示結(jié)果，電流密度從
7.79mA/cm2增加到12.53mA/cm2，提高了 60.8%。開路電壓沒有明顯的變化，而填充因子小幅降低，可能原因是長的納米線生長使得光陽極膜變的有些松散(實驗中發(fā)現(xiàn)當(dāng)納米線生長15小時時，復(fù)合膜的上層在沉積CdSe量子點時容易發(fā)生脫落)，增加了電子的傳輸電阻?？傮w而言，由于電流密度的大幅增加，使得電池的效率增加了 42.1%.
[0088]本發(fā)明以上描述只是部分實施案例，但是本發(fā)明并不局限于上述的【具體實施方式】。上述的【具體實施方式】是示意性的，并不是限制性的。凡是采用本發(fā)明的材料和方法，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，所有具體拓展均屬本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種用于量子點敏化太陽能電池的復(fù)合光陽極，包括附有T12阻擋層的導(dǎo)電玻璃，其特征在于，在T12阻擋層上，由下至上還附有T1 2納米晶/ZnO納米線復(fù)合層和T1 2納米晶層。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于量子點敏化太陽能電池的復(fù)合光陽極，其特征在于，所述T12納米晶/ZnO納米線復(fù)合層和所述T1 2納米晶層的厚度之和為10?15 μπι。3.一種如權(quán)利要求1或2所述的用于量子點敏化太陽能電池的復(fù)合光陽極的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1，制備Ti02/Zn0納米晶混合漿料； 首先將ZnO納米晶分散于乙醇得到ZnO納米晶膠體，再用適量乙醇稀釋ZnO納米晶膠體；然后將1102納米粉放入研缽，先加入水進(jìn)行初步研磨，再將乙醇稀釋過的ZnO納米晶膠體分多次加入研缽繼續(xù)研磨，形成混懸液；在超聲與攪拌的條件下，依次向混懸液中加入松油醇和乙基纖維素乙醇溶液，最后70°C水浴使乙醇部分揮發(fā)，得到粘度適合絲網(wǎng)印刷的Ti02/Zn0納米晶混合漿料； 步驟2，制備多孔Ti02/Zn0復(fù)合納米晶膜； 采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)制備，具體按照以下步驟實施:在附有1102阻擋層的導(dǎo)電玻璃上涂覆Ti02/Zn0納米晶混合漿料，待漿料固化后再涂覆T12納米晶漿料，最后放入馬弗爐煅燒，得到附有多孔Ti02/Zn0復(fù)合納米晶膜的基片； 步驟3，制備T12納米晶/ZnO納米線復(fù)合層； 先將Zn (NO3) 2水溶液加入六次甲基四氨水溶液，然后依次加入聚乙烯亞胺水溶液和NH4OH水溶液，并用硝酸將溶液pH調(diào)節(jié)至9.2-9.4，得到ZnO納米線生長溶液；再將步驟2的附有多孔Ti02/Zn0復(fù)合納米晶膜的導(dǎo)電玻璃插入生長溶液中，采用水熱法生長ZnO納米線，得到附有T12納米晶/ZnO納米線復(fù)合膜的基片； 步驟4，制備復(fù)合光陽極； 采用SILAR法實現(xiàn)CdSe量子點在復(fù)合膜內(nèi)的沉積，得到用于量子點敏化太陽能電池的復(fù)合光陽極。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)合光陽極的制備方法，其特征在于，步驟I所述T12納米粉、ZnO納米晶、松油醇和乙基纖維素的質(zhì)量比為1: (0.05-0.5):4:0.5。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)合光陽極的制備方法，其特征在于，步驟2所述T1JlxsQ納米晶混合漿料分2-3次涂覆，每次涂覆之后靜置，等漿料流動平衡后放入烘箱中固化后再涂覆下一次。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)合光陽極的制備方法，其特征在于，步驟2所述煅燒具體為:先以3°C /min的速率從室溫升到450°C，再退火30min。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)合光陽極的制備方法，其特征在于，步驟3所述生長溶液中，Zn (NO3)2濃度為0.025?0.05mol/L，六次甲基四氨濃度為0.0125?0.025mol/L，聚乙烯亞胺濃度為0.005mol/L, NH4OH濃度為0.35?0.45mol/L。8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)合光陽極的制備方法，其特征在于，步驟3所述水熱法生長ZnO納米線具體為:在93°C的水浴中生長5?10小時。9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)合光陽極的制備方法，其特征在于，步驟4所述SILAR法具體為:將步驟3的附有T12納米晶/ZnO納米線復(fù)合膜的基片依次浸入Se 2_溶液、去離子水、Cd2+溶液、另一去離子水，重復(fù)多次后烘干得到復(fù)合光陽極；其中，Se 2_溶液和Cd2+溶液濃度相等，附有T12納米晶/ZnO納米線復(fù)合膜的基片在Se 2_溶液和Cd 2+溶液中浸入的時間相同。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的復(fù)合光陽極的制備方法，其特征在于，所述Se 2_溶液和Cd2+溶液濃度均為0.05mol/L ;所述附有T12納米晶/ZnO納米線復(fù)合膜的基片在所述Se 2_溶液和Cd2+溶液中浸入的時間為Imin。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于量子點敏化太陽能電池的復(fù)合光陽極，包括附有TiO2阻擋層的導(dǎo)電玻璃，在TiO2阻擋層上，由下至上還附有TiO2納米晶/ZnO納米線復(fù)合層和TiO2納米晶層。本發(fā)明用于量子點敏化太陽能電池的復(fù)合光陽極的制備方法為：先制備TiO2/ZnO納米晶混合漿料；再在附有TiO2阻擋層的導(dǎo)電玻璃上涂覆TiO2/ZnO納米晶混合漿料，得到多孔TiO2/ZnO復(fù)合納米晶膜；然后在多孔TiO2/ZnO復(fù)合納米晶膜內(nèi)合成ZnO納米線，得到TiO2納米晶/ZnO納米線復(fù)合層；最后通過沉積CdSe量子點制備復(fù)合光陽極。由本發(fā)明復(fù)合光陽極制備的電池光電轉(zhuǎn)換性能大幅提高，且制備方法簡單、重復(fù)性好。
【IPC分類】H01G9/048, H01G9/20, H01G9/042
【公開號】CN104966617
【申請?zhí)枴緾N201510431205
【發(fā)明人】鄧建平
【申請人】陜西理工學(xué)院
【公開日】2015年10月7日
【申請日】2015年7月22日