復(fù)合光陽(yáng)極及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及BaW04:Eu3+/Ti02復(fù)合光陽(yáng)極及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]染料敏化太陽(yáng)能電池(Dye-sensitized Solar Cells，簡(jiǎn)稱(chēng)為DSSCs)以其低廉的成本、簡(jiǎn)單的工藝和易于重復(fù)等優(yōu)點(diǎn)，受到國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注。染料敏化的半導(dǎo)體光陽(yáng)極是DSSCs的關(guān)鍵部分，在很大程度上決定了 DSSCs的光電轉(zhuǎn)化效率。目前通常使用的染料為聯(lián)吡啶釕系列化合物，它們的吸收范圍主要在400-600nm之間，對(duì)于長(zhǎng)波可見(jiàn)光和占太陽(yáng)光全部能量43%的紅外光吸收較弱，這在一定程度上限制了 DSSCs光電轉(zhuǎn)換效率的進(jìn)一步提高。通過(guò)拓寬染料的光譜響應(yīng)范圍、優(yōu)化半導(dǎo)體表面結(jié)構(gòu)和組成、加強(qiáng)染料與半導(dǎo)體之間的結(jié)合能明顯增強(qiáng)光的吸收，降低電荷復(fù)合，加快電子的注入與傳輸。半導(dǎo)體光陽(yáng)極作為染料吸附的載體和光生電子傳輸?shù)耐ǖ?，一直以?lái)是DSSCs領(lǐng)域研究的焦點(diǎn)。
[0003]大量研究表明，通過(guò)窄禁帶半導(dǎo)體復(fù)合、貴金屬沉積以及金屬離子摻雜等手段對(duì)Ti02光陽(yáng)極進(jìn)行修飾改性，可以改變非平衡載流子的產(chǎn)生機(jī)制，使產(chǎn)生的電子和空穴有效分離，拓寬對(duì)太陽(yáng)光的吸收頻帶，從而提高DSSCs的光電轉(zhuǎn)化效率。稀土元素具有獨(dú)特的4f電子構(gòu)型和化學(xué)物理特性，被廣泛使用在電、磁、光領(lǐng)域。稀土發(fā)光是由稀土離子4f電子在不同能級(jí)間躍迀造成的，稀土離子吸收短波長(zhǎng)光釋放長(zhǎng)波長(zhǎng)光的現(xiàn)象稱(chēng)為稀土的下轉(zhuǎn)換現(xiàn)象。利用下轉(zhuǎn)換現(xiàn)象，將不被DSSCs吸收和利用的紫外光轉(zhuǎn)換為可見(jiàn)光，可以在很大程度上提高DSSCs對(duì)太陽(yáng)光的利用率，進(jìn)而提高DSSCs的光電轉(zhuǎn)換效率。
[0004]因此，如何合理設(shè)計(jì)出更有利于光吸收、電子注入和傳輸?shù)?、具有高效下轉(zhuǎn)換發(fā)光功能的打02基復(fù)合電極光陽(yáng)極是我們亟待解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有復(fù)合光陽(yáng)極組裝成染料敏化太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化效率低的問(wèn)題，提供BaW04:Eu3+/Ti02復(fù)合光陽(yáng)極及其制備方法。
[0006]本發(fā)明BaW04:Eu3+/Ti0^合光陽(yáng)極是由BaWO 4:Eu3+納米晶、Τ?0 2和FT0導(dǎo)電玻璃制成；其中FT0導(dǎo)電玻璃為摻F的導(dǎo)電玻璃，面電阻=30 Ω/cm2，長(zhǎng)度為2cm，寬度為1.5cm,厚度為3mm ;稀土 BaW04:Eu3+和Ti02的質(zhì)量比為1: (10?1000)。
[0007]本發(fā)明BaW04:EU3+/Ti02復(fù)合光陽(yáng)極的制備方法是按以下步驟實(shí)現(xiàn):一、硝酸鋇和稀土溶液中加入表面活性劑和鎢酸鹽溶液，攪拌，得到混合物A ;二、將混合物A置于110?220°C條件下溶劑熱處理2?48h，得到處理后的混合物；三、將步驟二處理后的混合物用無(wú)水乙醇洗滌，然后在溫度為60?80°C的條件下干燥，即得到BaW04:Eu3+納米晶；四、按質(zhì)量比1: (10?1000)的比例將BaW04:Eu3+納米晶與Ti02組成混合溶膠；五、用刮涂法將混合溶膠均勻涂在FT0玻璃表面，在溫度為60?80°C的條件下空氣中干燥3h，再在溫度為450°C、升溫速度為1?20°C /min及空氣條件下焙燒30min，即完成BaW04:Eu3+/Ti02復(fù)合光陽(yáng)極的制備，其中硝酸鋇和稀土溶液的摩爾比為(1?100):1，硝酸鋇和稀土溶液的摩爾總和與鎢酸鹽溶液的摩爾比為1: (1?10)。
[0008]本發(fā)明制備8&10451137打02復(fù)合光陽(yáng)極的工藝簡(jiǎn)單、成本低、所需設(shè)備簡(jiǎn)單、生產(chǎn)安全性強(qiáng)，可以提高光陽(yáng)極對(duì)太陽(yáng)光的捕獲能力，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明將BaW04應(yīng)用于染料敏化太陽(yáng)能電池，利用稀土離子的特殊性質(zhì)，提高電池陽(yáng)極對(duì)光的利用率，此外BaTO4: Eu3+擁有箭頭型的形貌，它與T1 2復(fù)合，得到的BaWO 4: Eu3+/Ti0^合光陽(yáng)極應(yīng)用于染料敏化太陽(yáng)能電池，使得電池的光電轉(zhuǎn)化效率達(dá)到7.86%。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是由實(shí)施例1制備的BaW04:Eu3+納米晶的掃描電子顯微鏡照片；
[0010]圖2是由實(shí)施例1制備的BaW04:Eu3+納米晶的XRD圖譜；
[0011]圖3是由實(shí)施例1制備的BaW04:Eu3+/Ti02復(fù)合光陽(yáng)極進(jìn)一步組成染料敏化太陽(yáng)能電池的光電流密度-光電壓曲線(xiàn)。
【具體實(shí)施方式】
[0012]【具體實(shí)施方式】一:本實(shí)施方式BaW04:Eu3+/Ti0^合光陽(yáng)極是由BaW04:Eu3+納米晶、T1jP FT0導(dǎo)電玻璃制成；其中FT0導(dǎo)電玻璃為摻F的導(dǎo)電玻璃，面電阻=30 Ω /cm 2，長(zhǎng)度為2cm，寬度為1.5cm，厚度為3mm ;BaW04:Eu3+納米晶和T1 2的質(zhì)量比為1: (10?1000)。
[0013]本實(shí)施方式BaTO4:Eu3+納米晶為四方晶相。
[0014]本實(shí)施方式將BaW04應(yīng)用于染料敏化太陽(yáng)能電池，利用稀土離子的特殊性質(zhì)，提高電池陽(yáng)極對(duì)光的利用率，此外BaW04:Eu3+擁有箭頭型的形貌，它與T1 2復(fù)合，得到的BaW04:Eu3+/Ti02復(fù)合光陽(yáng)極應(yīng)用于染料敏化太陽(yáng)能電池，使得電池的光電轉(zhuǎn)化效率達(dá)到7.86%。
[0015]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式BaW04:Eu3+/Ti02復(fù)合光陽(yáng)極的制備方法是按以下步驟實(shí)現(xiàn):一、向硝酸鋇和稀土溶液中加入表面活性劑和鎢酸鹽溶液，攪拌，得到混合物A ;
二、將混合物A置于110?220°C條件下溶劑熱處理2?48h，得到處理后的混合物；三、將步驟二處理后的混合物用無(wú)水乙醇洗滌，然后在溫度為60?80°C的條件下干燥，即得到BaTO4:Eu3+納米晶；四、按質(zhì)量比1: (10?1000)的比例將BaWO 4:Eu3+納米晶與T1 2組成混合溶膠；五、用刮涂法將混合溶膠均勻涂在FT0玻璃表面，在溫度為60?80°C的條件下空氣中干燥3h，再在溫度為450°C、升溫速度為1?20°C /min及空氣條件下焙燒30min，即完成BaW04:Eu3+/Ti02復(fù)合光陽(yáng)極的制備，其中硝酸鋇和稀土溶液的摩爾比為(1?100):1，硝酸鋇和稀土溶液的摩爾總和與鎢酸鹽溶液的摩爾比為1:(1?10)。
[0016]本實(shí)施方式制備8&104$1137!102復(fù)合光陽(yáng)極的工藝簡(jiǎn)單、成本低、所需設(shè)備簡(jiǎn)單、生產(chǎn)安全性強(qiáng)，可以提高光陽(yáng)極對(duì)太陽(yáng)光的捕獲能力，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
[0017]【具體實(shí)施方式】三:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】二不同的是:步驟一所述的稀土溶液為濃度為0.05?