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专利号: 2017107771066
申请人: 淮阴工学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电气元件
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种用于染料敏化太阳能电池的钴/镍/钴镍基硫化物光子晶体对电极,其特征在于,制备方法如下:S1:将单分散聚苯乙烯小球通过恒温垂直沉积法自组装到导电玻璃上形成胶体晶体;

S2:通过电化学沉积方法将钴/镍/钴镍沉积填充到所述胶体晶体内部得复合胶体晶体;

S3:去除所述复合胶体晶体中的聚苯乙烯小球,得钴/镍/钴镍光子晶体;

S4:使用水热法在所述钴/镍/钴镍光子晶体内引入硫源,得钴/镍/钴镍基硫化物光子晶体。

2.根据权利要求1所述的用于染料敏化太阳能电池的钴/镍/钴镍基硫化物光子晶体对电极,其特征在于,在所述S4中,所述水热法包括以下步骤:S4-1:将配置好的尿素溶液转移至高压反应釜内,并放入所述钴/镍/钴镍光子晶体,在

110℃ 130℃温度下反应6 8h,待自然冷却后分别用去离子水和无水乙醇清洗样品、真空干~ ~燥样品,得碱式碳酸钴/镍/钴镍光子晶体;

S4-2:将配置好的九水合硫化钠溶液转移至高压反应釜内,并放入所述碱式碳酸钴/镍/钴镍光子晶体,在150℃ 170℃温度下反应6 8h,待自然冷却后分别用去离子水和无水~ ~乙醇清洗样品、真空干燥样品,得所述钴/镍/钴镍基硫化物光子晶体。

3.根据权利要求2所述的用于染料敏化太阳能电池的钴/镍/钴镍基硫化物光子晶体对电极,其特征在于,在所述S4-1中,所述尿素溶液中,尿素的物质的量是钴/镍/钴镍光子晶体的物质的量的2 4倍,所述尿素溶液的体积是高压反应釜体积的70% 80%。

~ ~

4.根据权利要求2所述的用于染料敏化太阳能电池的钴/镍/钴镍基硫化物光子晶体对电极,其特征在于,在所述S4-2中,所述九水合硫化钠溶液中,九水合硫化钠的物质的量是所述碱式碳酸钴/镍/钴镍光子晶体的物质的量的3 5倍,所述九水合硫化钠溶液的体积是~高压反应釜体积的70% 80%。

~

5.根据权利要求1所述的用于染料敏化太阳能电池的钴/镍/钴镍基硫化物光子晶体对电极,其特征在于,在所述S1中,所述恒温垂直沉积法包括以下步骤:S1-1:将所述聚苯乙烯小球分散于溶剂中形成胶体小球溶液;

S1-2:将所述胶体小球溶液加热到预设温度,向其中插入所述导电玻璃,并保持温度恒定,待溶剂慢慢挥发完全,得所述胶体晶体;

S1-3:将所述胶体晶体置于30℃ 60℃下进行干燥处理1  6h;

~ ~

S1-4:在100℃ 110℃温度下,对所述胶体晶体进行热处理1  5min。

~ ~

6.根据权利要求5所述的用于染料敏化太阳能电池的钴/镍/钴镍基硫化物光子晶体对电极,其特征在于,在所述S1-1中,若所述溶剂为去离子水,则在所述胶体小球溶液中,所述聚苯乙烯小球的质量分数为

0.05wt% 0.5wt%;

~

若所述溶剂为无水乙醇,则在所述胶体小球溶液中,所述聚苯乙烯小球的质量分数为

0.5wt% 2.0wt%。

~

7.根据权利要求6所述的用于染料敏化太阳能电池的钴/镍/钴镍基硫化物光子晶体对电极,其特征在于,所述聚苯乙烯小球的粒径范围是200  800nm。

~

8.根据权利要求7所述的用于染料敏化太阳能电池的钴/镍/钴镍基硫化物光子晶体对电极,其特征在于,在所述S1-2中,若所述聚苯乙烯小球的粒径小于350nm,以恒温水槽为加热设备,若所述溶剂为去离子水,则所述预设温度范围是50℃ 60℃,若所述溶剂为无水乙醇,则所述预设温度范围是20~℃ 35℃;

~

若所述聚苯乙烯小球的粒径大于等于350nm,以真空干燥箱为加热设备,若所述溶剂为去离子水,则所述预设温度范围是60℃ 70℃,若所述溶剂为无水乙醇,则所述预设温度范~围是35℃ 45℃。

~

9.根据权利要求1所述的用于染料敏化太阳能电池的钴/镍/钴镍基硫化物光子晶体对电极,其特征在于,在所述S2中,所述电化学沉积方法包括以下步骤:S2-1:配置电镀溶液并调节所述电镀溶液的pH值至3 4;

~

若所述复合胶体晶体为钴基复合胶体晶体,则所述电镀溶液的原料为:七水合硫酸钴、六水合氯化钴、硼酸以及十二烷基硫酸钠,摩尔浓度分别为0.01mol/L 0.5mol/L,0.01mol/~L 0.5mol/L,0.02mol/L 1mol/L以及0.6mmol/L 30mmol/L;

~ ~ ~

若所述复合胶体晶体为镍基复合胶体晶体,则所述电镀溶液的原料为:六水合硫酸镍、六水合氯化镍、硼酸以及十二烷基硫酸钠,摩尔浓度分别为0.01mol/L 0.5mol/L、~

0.002mol/L 0.1mol/L、0.012mol/L 0.6mol/L以及0.5mmol/L 25mmol/L;

~ ~ ~

若所述复合胶体晶体为钴镍基复合胶体晶体,则所述电镀溶液的原料为:七水合硫酸钴、六水合硫酸镍、六水合氯化镍、硼酸以及十二烷基硫酸钠,摩尔浓度分别为0.001mol/L~

0.05mol/L、0.01mol/L 0.5mol/L、0.002mol/L 0.1mol/L、0.013mol/L 0.65mol/L以及~ ~ ~

0.06mmol/L 3mmol/L;

~

S2-2:以所述胶体晶体为工作电极,铂网为对电极,饱和甘汞或银/氯化银电极为参比电极,采用恒电位模式的电化学沉积法制备得到所述复合胶体晶体。

10.根据权利要求9所述的用于染料敏化太阳能电池的钴/镍/钴镍基硫化物光子晶体对电极,其特征在于,在所述S2-3中,所述恒电位为-0.5 -1.0V。

~

11.根据权利要求1至10中任一项所述的用于染料敏化太阳能电池的钴/镍/钴镍基硫化物光子晶体对电极,其特征在于,在所述S3中,将所述复合胶体晶体放入四氢呋喃或甲苯溶液中除去所述聚苯乙烯小球,得所述钴/镍/钴镍光子晶体。

12.根据权利要求1至10中任一项所述的用于染料敏化太阳能电池的钴/镍/钴镍基硫化物光子晶体对电极,其特征在于,所述导电玻璃为掺氟的二氧化锡FTO导电玻璃或掺锡氧化铟ITO导电玻璃。