本發(fā)明涉及電化學(xué)領(lǐng)域,尤其涉及一種銅硒硫?qū)﹄姌O、制備方法、應(yīng)用及量子點(diǎn)敏化太陽能電池。
背景技術(shù):
太陽能電池的研發(fā)經(jīng)歷了三個(gè)階段,第一代基于硅片技術(shù),第二代是基于半導(dǎo)體薄膜技術(shù),第二代太陽能電池效率較低,穩(wěn)定性也比較差,第三代太陽能電池是太陽能電池技術(shù)發(fā)展的前沿領(lǐng)域,主要有有機(jī)半導(dǎo)體太陽能電池、量子點(diǎn)敏化太陽能電池、染料敏化太陽能電池和鈣鈦礦太陽能電池等。
量子點(diǎn)材料同傳統(tǒng)染料相比具有價(jià)格低廉、吸收范圍寬廣和較為穩(wěn)定等諸多優(yōu)點(diǎn)。量子點(diǎn)敏化材料具有量子點(diǎn)所特有的量子限制效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、量子隧道效應(yīng)、庫侖阻塞效應(yīng)以及表面效應(yīng),這些效應(yīng)可用來增強(qiáng)光電轉(zhuǎn)化效率。量子點(diǎn)敏化劑種類多,來源廣,成本低,量子點(diǎn)具有量子限域效應(yīng),可通過調(diào)控其粒徑來改變能帶寬度,拓寬對太陽光譜的吸收范圍,充分利用量子點(diǎn)的熱電子以及單光子激發(fā)多光子發(fā)射性能,顯著提高電池的轉(zhuǎn)換效率,相對于有機(jī)染料,量子點(diǎn)具有非常好的光學(xué)穩(wěn)定性。半導(dǎo)體量子點(diǎn)或薄膜的生產(chǎn)成本便宜,合成溫度更低,且可采用液相法制備。
太陽能電池一般由光陽極、敏化劑、氧化還原電解質(zhì)以及對電極組成。量子點(diǎn)敏化電極的制備可分為兩步:第一步是制備光陽極,一般選擇二氧化鈦,光陽極是整個(gè)電池的核心,起著俘獲太陽光子和傳輸電子的作用。第二步是在二氧化鈦上修飾半導(dǎo)體量子點(diǎn)?,F(xiàn)有工藝制備對電極的方法復(fù)雜,成本高,耗時(shí)長,安全性不高,因此,量子點(diǎn)敏化太陽能電池對電極的制備方法還有待提高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
有鑒于此,本發(fā)明實(shí)施例提供了一種銅硒硫?qū)﹄姌O、制備方法、應(yīng)用及量子點(diǎn)敏化太陽能電池,主要目的是解決制備銅硒硫?qū)﹄姌O制備方法復(fù)雜且操作不安全的問題。
為達(dá)到上述目的,本發(fā)明主要提供了如下技術(shù)方案:
一方面,本發(fā)明實(shí)施例提供了一種銅硒硫?qū)﹄姌O的制備方法,所述方法包括以下步驟:
(1)將黃箔銅片放入濃鹽酸中進(jìn)行預(yù)處理,得到預(yù)處理銅片;
(2)將超純水與甲醇以體積比1:1混合,形成混合溶液;
(3)將硫源、硒粉及還原劑加入到所述混合溶液中,磁力攪拌后得到硫硒前驅(qū)體溶液;
(4)將所述預(yù)處理銅片放入所述前驅(qū)體溶液中,室溫反應(yīng),反應(yīng)結(jié)束后用去離子水沖洗掉殘留溶液,烘干后,用無塵紙擦拭表面,去除粉狀沉積物,得到銅硒硫?qū)﹄姌O半成品;
(5)將銅硒硫?qū)﹄姌O半成品再放入所述前驅(qū)體溶液中,重復(fù)步驟(4)的操作兩次,得到銅硒硫?qū)﹄姌O。
作為優(yōu)選,所述濃鹽酸的溫度為75℃-85℃;所述濃鹽酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37%。
作為優(yōu)選,所述磁力攪拌的時(shí)間為20min;所述室溫反應(yīng)的時(shí)間為20min。
作為優(yōu)選,所述將黃箔銅片放入濃鹽酸中進(jìn)行預(yù)處理的步驟之前,先將所述黃箔銅片切成小塊,清洗干凈,烘干后再放入濃鹽酸中進(jìn)行預(yù)處理。
作為優(yōu)選,所述硫源與所述硒粉的摩爾比為7:3。
作為優(yōu)選,所述硫源選自九水硫化鈉。
作為優(yōu)選,所述還原劑選自硼氫化鈉。
另一方面,本發(fā)明實(shí)施例提供了一種銅硒硫?qū)﹄姌O,是由上述方法制備得到。
再一方面,本發(fā)明實(shí)施例提供了一種量子點(diǎn)敏化太陽能電池,包括上述銅硒硫?qū)﹄姌O。
又一方面,本發(fā)明實(shí)施例提供了上述銅硒硫?qū)﹄姌O在制備量子點(diǎn)敏化太陽能電池中的應(yīng)用。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明利用金屬硫化物吸收輸運(yùn)電子能力較強(qiáng),以及催化sx2-還原活性較高的特性,同時(shí)利用金屬硒化物較低的傳輸電阻和較高的導(dǎo)電性,設(shè)計(jì)合成銅硒硫?qū)﹄姌O;本發(fā)明利用銅基底腐蝕法,將預(yù)處理的銅片置于硫硒的前驅(qū)體溶液中,其中硫硒摩爾比例為7:3;本發(fā)明方法的特點(diǎn)是操作簡便,工藝簡單,耗時(shí)較短,過程可控,安全性高。
具體實(shí)施方式
為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效,以下以較佳實(shí)施例,對依據(jù)本發(fā)明申請的具體實(shí)施方式、技術(shù)方案、特征及其功效,詳細(xì)說明如后。下述說明中的多個(gè)實(shí)施例中的特定特征、結(jié)構(gòu)、或特點(diǎn)可由任何合適形式組合。
實(shí)施例1
將黃箔銅片切成小塊,清洗干凈,烘干后再放入溫度為80℃,體積分?jǐn)?shù)為37%的濃鹽酸中進(jìn)行脫鋅處理,得到預(yù)處理銅片;將超純水與甲醇以體積比1:1混合形成混合溶液;將九水硫化鈉(na2s9h2o)、硒粉及硼氫化鈉加入到混合溶液中,磁力攪拌20min,使反應(yīng)前驅(qū)物充分溶解后得到硫硒(s/se)前驅(qū)體溶液,其中,所述硫源與所述硒粉的摩爾比為7:3;將所述預(yù)處理銅片放入所述前驅(qū)體溶液中,室溫反應(yīng)20min,反應(yīng)結(jié)束后用去離子水沖洗掉殘留溶液,烘干后,用無塵紙擦拭表面,去除粉狀沉積物,得到銅硒硫?qū)﹄姌O半成品,再將銅硒硫?qū)﹄姌O半成品放入所述前驅(qū)體溶液中,重復(fù)上述操作兩次,最終得到銅硒硫?qū)﹄姌O。
實(shí)施例2
將黃箔銅片切成小塊,清洗干凈,烘干后再放入溫度為75℃,體積分?jǐn)?shù)為37%的濃鹽酸中進(jìn)行脫鋅處理,得到預(yù)處理銅片;將超純水與甲醇以體積比1:1混合形成混合溶液;將九水硫化鈉(na2s9h2o)、硒粉及硼氫化鈉加入到混合溶液中,磁力攪拌20min,使反應(yīng)前驅(qū)物充分溶解后得到硫硒(s/se)前驅(qū)體溶液,其中,所述硫源與所述硒粉的摩爾比為7:3;將所述預(yù)處理銅片放入所述前驅(qū)體溶液中,室溫反應(yīng)20min,反應(yīng)結(jié)束后用去離子水沖洗掉殘留溶液,烘干后,用無塵紙擦拭表面,去除粉狀沉積物,得到銅硒硫?qū)﹄姌O半成品,再將銅硒硫?qū)﹄姌O半成品放入所述前驅(qū)體溶液中,重復(fù)上述操作兩次,最終得到銅硒硫?qū)﹄姌O。
實(shí)施例3
將黃箔銅片切成小塊,清洗干凈,烘干后再放入溫度為85℃,體積分?jǐn)?shù)為37%的濃鹽酸中進(jìn)行脫鋅處理,得到預(yù)處理銅片;將超純水與甲醇以體積比1:1混合形成混合溶液;將九水硫化鈉(na2s9h2o)、硒粉及硼氫化鈉加入到混合溶液中,磁力攪拌20min,使反應(yīng)前驅(qū)物充分溶解后得到硫硒(s/se)前驅(qū)體溶液,其中,所述硫源與所述硒粉的摩爾比為7:3;將所述預(yù)處理銅片放入所述前驅(qū)體溶液中,室溫反應(yīng)20min,反應(yīng)結(jié)束后用去離子水沖洗掉殘留溶液,烘干后,用無塵紙擦拭表面,去除粉狀沉積物,得到銅硒硫?qū)﹄姌O半成品,再將銅硒硫?qū)﹄姌O半成品放入所述前驅(qū)體溶液中,重復(fù)上述操作兩次,最終得到銅硒硫?qū)﹄姌O。
本發(fā)明利用金屬硫化物吸收輸運(yùn)電子能力較強(qiáng),以及催化sx2-還原活性較高的特性,同時(shí)利用金屬硒化物較低的傳輸電阻和較高的導(dǎo)電性,設(shè)計(jì)合成銅硒硫?qū)﹄姌O;本發(fā)明利用銅基底腐蝕法,將預(yù)處理的銅片置于硫硒的前驅(qū)體溶液中,其中硫硒摩爾比例為7:3;本發(fā)明方法的特點(diǎn)是操作簡便,工藝簡單,耗時(shí)較短,過程可控,安全性高。
采用本發(fā)明方法制備得到一種銅硒硫?qū)﹄姌O。
本發(fā)明還提供了一種量子點(diǎn)敏化太陽能電池,其包含銅硒硫?qū)﹄姌O,制備量子點(diǎn)敏化太陽能電池的方法可從現(xiàn)有技術(shù)中選用,制備過程中所用的對電極可采用本發(fā)明的銅硒硫?qū)﹄姌O。本發(fā)明還提供了銅硒硫?qū)﹄姌O在制備量子點(diǎn)敏化太陽能電池中的應(yīng)用。
以上公開的僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式,但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此,任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi),可輕易想到變化或替換,都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此,本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以上述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。