[发明专利]石墨烯-氧化镉染料敏化太阳能电池工作电极制备方法

说明书

本发明提供的石墨烯‑氧化镉染料敏化太阳能电池工作电极制备方法包括：先制备氧化镉纳米带晶体和氧化石墨烯胶状悬浮溶液，然后采用氧化镉纳米带晶体和氧化石墨烯胶状悬浮溶液为主要材料，以聚乙二醇、HNO₃和Triton X‑100乳化剂为辅助材料，制得石墨烯‑氧化镉水性浆料；再利用制得的石墨烯‑氧化镉水性浆料对FTO玻璃进行两次涂膜处理，然后再对经过两次涂膜处理后的FTO玻璃用0.5mmol/L的无水乙醇避光浸泡24h，最终得到石墨烯‑氧化镉纳米带染料敏化太阳电池工作电极。本发明提供的技术方案，将石墨烯特有的光学性能与氧化镉在光学元器件中的光学性能相结合，通过将石墨烯分散液作为添加剂，提高了氧化镉在太阳能电池板中的光能转化速率。

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种石墨烯-氧化镉染料敏化太阳能电池工作电极制备方法。

背景技术

石墨烯具有非常良好的光学特性，在较宽波长范围内吸收率约为2.3％，看上去几乎是透明的。在几层石墨烯厚度范围内，厚度每增加一层，吸收率增加2.3％。大面积的石墨烯薄膜同样具有优异的光学特性，且其光学特性随石墨烯厚度的改变而发生变化。这是单层石墨烯所具有的不寻常低能电子结构。室温下对双栅极双层石墨烯场效应晶体管施加电压，石墨烯的带隙可在0～0.25eV间调整。施加磁场，石墨烯纳米带的光学响应可调谐至太赫兹范围。当入射光的强度超过某一临界值时，石墨烯分散液对其的吸收会达到饱和。

氧化镉用于制造镉盐、催化剂、陶瓷颜料、镉电镀液、蓄电池的电极以及各种合金等。还可用作原子核反应堆的反射、控制和调节材料。此外，还用于制造无线电传真的光电管、晶体光学材料、γ-射线照相等。

染料敏化太阳能电池(DSSC)为新一代的光伏器件，具有制备工艺简单、绿色清洁、价格低廉、转换高效的优点。本发明提供的技术方案旨在将石墨烯特有的光学性能与氧化镉在光学元器件中的光学性能相结合，提供一种石墨烯-氧化镉染料敏化太阳能电池工作电极制备方法。

发明内容

本发明提供一种石墨烯-氧化镉染料敏化太阳能电池工作电极制备方法，用以将石墨烯特有的光学性能与氧化镉在光学元器件中的光学性能相结合，提高氧化镉在太阳能电池板中的光能转化速率。

本发明提供的石墨烯-氧化镉染料敏化太阳能电池工作电极制备方法，包括以下步骤：

制备氧化镉纳米带晶体和氧化石墨烯胶状悬浮溶液；

制备石墨烯-氧化镉水性浆料：将每2g氧化镉纳米带晶体与1g聚乙二醇混合，并加入0.6g质量分数为10wt％的HNO₃作为分散剂，同时加入20mL氧化石墨烯胶状悬浮溶液，混合后进行8h行星球磨混料处理，再加入0.5mL的Triton X-100乳化剂，超声处理30min使其完全分散，得到石墨烯-氧化镉水性浆料；

对FTO玻璃进行第一次涂膜处理：将制得的石墨烯-氧化镉水性浆料均匀涂抹在经丙酮、去离子水超声清洗过的FTO玻璃上，涂膜厚度为100um，然后放入70℃的烘箱中烘烤1h；

对FTO玻璃进行第二次涂膜处理：将经过第一次涂膜处理后的FTO玻璃从烘箱中取出，再涂抹一层石墨烯-氧化镉水性浆料，涂膜厚度为100um，然后再放入马弗炉加温，加温速率为5℃/min，采用分段加温方式，从室温加热到600℃，每100℃作为一个加热区间，每达到一个加热区间保温10-15min；

获得石墨烯-氧化镉染料敏化太阳电池工作电极：将经过第二次涂膜处理后的FTO玻璃从马弗炉中取出，将其温度降至室温，用0.5mmol/L的无水乙醇避光浸泡24h，得到石墨烯-氧化镉纳米带染料敏化太阳电池工作电极。

如上所述的石墨烯-氧化镉染料敏化太阳能电池工作电极制备方法，其中，氧化镉纳米带晶体的制备方法包括：