[发明专利]一种染料敏化太阳能电池光阳极的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种染料敏化太阳能电池光阳极的制备方法及其应用。

背景技术

传统染料敏化太阳能电池对近红外光区的能量利用少，使得电池的吸收光谱与太阳光谱不匹配，限制了电池效率的提升。

稀土上转换材料能够利用近红外光，并将其转换成可见光，因此将稀土上转换材料用于染料敏化太阳能电池中能够将电池的光响应范围扩大到近红外区，提高电池对太阳光的利用率，从而提高电池的光电转换效率。但是，由于上转换粉体的导电性较差，将其用于染料敏化太阳能电池当中会充当光生载流子的复合中心，严重的界面复合反应会阻碍电子的传输，减小光电流，使得电池的光电转换效率下降。

发明内容

本发明是为了解决现有技术制备的染料敏化太阳能电池对近红外光区能量利用少和界面光生载流子的复合造成的电池效率低的问题，而提供了一种染料敏化太阳能电池光阳极的制备方法及其应用。

一种染料敏化太阳能电池光阳极的制备方法具体是按以下步骤进行的：

一、将Yb₂O₃和Ho₂O₃混合，得到混合物，将混合物加入到HNO₃中，然后在温度为50℃～90℃的条件下加热溶解15min～45min，然后在温度90℃～150℃的条件下烘干4h～10h，得到Yb(NO₃)₃和Ho(NO₃)₃；所述Ho₂O₃与Yb₂O₃摩尔比为1:(40～100)；所述混合物的质量与HNO₃的体积比为1g:(1～7)mL；

二、将NH₄HF₂溶于去离子水中，得到NH₄HF₂溶液；将步骤一得到的Yb(NO₃)₃和Ho(NO₃)₃溶于去离子水中，得到混合液；然后以50滴/min～80滴/min的速度将混合液滴入到NH₄HF₂溶液中，混合完全后采用HF调节pH值为1～7，得到合成产物；将合成产物转移到水热釜中进行水热反应，水热温度为150℃～200℃，水热时间为12h～24h，水热完毕后得到水热产物，将水热产物自然冷却至室温，然后以3000rpm～15000rpm的速度进行离心分离，得到白色沉淀物，将白色沉淀物先采用去离子水洗涤2～5次，再采用无水乙醇清洗2～5次，得到清洗后沉淀物，将清洗后沉淀物置于温度为100℃的真空干燥箱中干燥1h～5h后，再置于温度为300℃～600℃的马弗炉中煅烧0.5h～4h，自然冷却至室温，得到上转换YbF₃-Ho纳米颗粒；所述NH₄HF₂的质量与去离子水的体积比为1g:(10～50)mL；

三、将步骤二得到的上转换YbF₃-Ho纳米颗粒与TiO₂混合，然后置于温度为100℃～600℃的马弗炉中煅烧0.5h～5h，自然冷却至室温，得到YbF₃-Ho/TiO₂异质结构上转换粉体；所述步骤二得到的上转换YbF₃-Ho纳米颗粒与TiO₂的质量比为1:(3～20)；

四、将步骤三得到的YbF₃-Ho/TiO₂异质结构上转换粉体、乙基纤维素、松油醇和乙醇均匀混合搅拌，制成浆料，使用250目丝网对浆料进行丝网印刷，以1℃/min的升温速率将温度从室温升至200℃～700℃，然后在200℃～700℃的温度下保温0.5h～5h，得到染料敏化太阳能电池光阳极；所述步骤三得到的YbF₃-Ho/TiO₂异质结构上转换粉体与乙基纤维素的质量比为1:(0.1～0.5)；所述步骤三得到的YbF₃-Ho/TiO₂异质结构上转换粉体与松油醇的质量比为1:(2～7)；所述步骤三得到的YbF₃-Ho/TiO₂异质结构上转换粉体与乙醇的质量比为1:(2～5)。