氧化锌纳米结构染料敏化太阳能电池复合光阳极的制备方法，采用一维氧化锌纳米线阵列作为电子传输层，并在其上涂覆一层多分散系氧化锌微球作为染料吸附和光散射层。首先，利用溶胶－凝胶技术在ＦＴＯ玻璃片上沉积氧化锌薄膜，其次采用水热自组装生长技术在氧化锌薄膜上生长氧化锌纳米线阵列，然后在上面涂覆一层由胶体化学自组装生长的多分散系氧化锌微球，即可得到成本低廉、工艺要求简单、重复性好、可大规模制造且具有高比表面和光散射特性的氧化锌纳米结构复合光阳极。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于纳米结构自组装生长的方法，具体涉及一种以籽晶层为模板水热自组 装生长纳米结构阵列的。
技术介绍
太阳能电池中光生载流子的产生和复合间的竞争是进一步提高光电转化效率的 主要瓶颈。一个可能的解决办法是使用一维的纳米结构，但是这种结构将光电转化效率限 制到了一个相对低的水平上。另一个提高光电转化效率的办法是利用光增强效应来提高光 电极薄膜的光产出能力，这可以通过在光电极薄膜中引入散射媒质引发光散射来实现。科 学家已经从理论上和实验上证明了这种方法的可行性。研究人员提出用多级结构的氧化锌 薄膜作染料敏化太阳能电池光电极来提高光电转化效率。氧化锌纳米线具有优异的光学性能和电子输运能力，使用在导电基底上生长的氧 化锌纳米线阵列作染料敏化型太阳能电池电极，可以加快光生电子-空穴的分离，大大减 少其复合，提高光生载流子的利用率，这使得在固体基底上大面积、低成本地制备高度有序 阵列化的氧化锌纳米线阵列膜成为目前研究的热点。多分散系氧化锌微球具有其他氧化锌纳米结构无法达到的比表面积，并且直径大 小不一的氧化锌微球可以充当光散射层，增加光的传播路径长度，更有效的利用太阳光。本 专利技术在一维氧化锌纳米线阵列上涂覆一层多分散系氧化锌微球作为光阳极，可将氧化锌两 种结构的优点有机结合起来，从而有效提高染料敏化太阳能电池的光电转换效率。
技术实现思路
本专利技术的内容在于提供一种氧化锌纳米结构染料敏化太阳能电池复合光阳极的 制备方法。为达到上述目的，本专利技术采用的制备方法为1)将二水合醋酸锌、单乙醇氨和去 离子水按1 1 0.5的摩尔比溶解于乙二醇甲醚中制成二水合醋酸锌的浓度为0.1 lmol/L的混合溶液，再将混合溶液密封后放入恒温水浴锅中，恒温60°C磁力搅拌得到透明 均勻的溶胶；2)利用旋转涂层工艺在转速为2000-3000转/分钟将上述溶胶沉积在清洗 干净的FT0玻璃片上，再将旋涂后的基片放入200-275°C干燥箱中烘干，最后在350-500°C 退火0. 5-2小时得到氧化锌籽晶层；3)将六水合硝酸锌和氢氧化钠溶于水中制成生长液， 生长液中六水合硝酸锌的浓度为0. 02-0. 04mol/L，氢氧化钠的浓度为0. 4-0. 8mol/L，将镀 有氧化锌籽晶层的基片放入生长液中，在60-80°C恒温处理1-3小时，得到氧化锌纳米线 阵列；4)取l_2g 二水合醋酸锌粉体研磨后溶于一缩二乙二醇中制成0. 05-0. lmol/L的二 水合醋酸锌的一缩二乙二醇溶液，再将该溶液倒入回流装置中，在油浴锅中加热到130°C， 并剧烈搅拌，待二水合醋酸锌完全溶解后再升温至180°C，剧烈搅拌，并在180°C恒温保温 10-20分钟，得到氧化锌微球的悬浊液，将氧化锌微球的悬浊液经过离心清洗和烘干得到氧化锌微球粉体；将得到的氧化锌微球粉体溶于5-10mL无水乙醇中，形成悬浊液，采用刮涂 法将悬浊液涂敷到生长氧化锌纳米线的FT0玻璃上，再将基片放入退火炉中在350-500°C 下烧结0. 5-2小时，基片随炉冷却，得到氧化锌纳米结构复合光阳极；5)将氧化锌纳米结构 复合光阳极放入0. 3-0. 5mmol/l的n719染料溶液中，敏化0. 5-1小时后取出，再将敏化后 的基片放入干燥箱中烘干得到氧化锌纳米结构染料敏化太阳能电池复合光阳极。本专利技术采用溶胶-凝胶技术结合水热和胶体化学自组装生长技术，具有合成成本 低、工艺要求简单、而且重复性好和可大规模制造等优点。本专利技术提出的是在氧化锌纳米线 阵列上涂覆一层氧化锌微球作为染料敏化太阳能电池的光阳极，将一维氧化锌纳米线在电 子输运方面的优点和氧化锌微球的高比表面和光散射特性有机的结合起来，在染料敏化太 阳能电池方面有着广泛的应用前景。附图说明图1氧化锌纳米结构复合光阳极的扫描电子显微镜测试图；图2是氧化锌纳米结 构染料敏化太阳能电池的量子效率测试图，其中横坐标为入射光波长，纵坐标为强度。图3是氧化锌纳米结构染料敏化太阳能电池的电流密度和电压关系曲线图，其中 横坐标为电压，纵坐标为电流密度。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明。实施例1，1)将二水合醋酸锌、单乙醇氨和去离子水按1 1 0.5的摩尔比溶 解于乙二醇甲醚中制成二水合醋酸锌的浓度为0. lmol/L的混合溶液，再将混合溶液密封 后放入恒温水浴锅中，恒温60°C磁力搅拌得到透明均勻的溶胶；2)利用旋转涂层工艺在转 速为2000转/分钟将上述溶胶沉积在清洗干净的FT0玻璃片上，再将旋涂后的基片放入 200°C干燥箱中烘干，最后在350°C退火2小时得到氧化锌籽晶层；3)将六水合硝酸锌和氢 氧化钠溶于水中制成生长液，生长液中六水合硝酸锌的浓度为0. 02mol/L，氢氧化钠的浓 度为0. 4mol/L，将镀有氧化锌籽晶层的基片放入生长液中，在60°C恒温处理3小时，得到 氧化锌纳米线阵列；4)取lg 二水合醋酸锌粉体研磨后溶于一缩二乙二醇中制成0. 05mol/ L的二水合醋酸锌的一缩二乙二醇溶液，再将该溶液倒入回流装置中，在油浴锅中加热到 130°C，并剧烈搅拌，待二水合醋酸锌完全溶解后再升温至180°C，剧烈搅拌，并在180°C恒 温保温10分钟，得到氧化锌微球的悬浊液，将氧化锌微球的悬浊液经过离心清洗和烘干得 到氧化锌微球粉体；将得到的氧化锌微球粉体溶于5mL无水乙醇中，形成悬浊液，采用刮涂 法将悬浊液涂敷到生长氧化锌纳米线的FT0玻璃上，再将基片放入退火炉中在350°C下烧 结2小时，基片随炉冷却，得到氧化锌纳米结构复合光阳极；5)将氧化锌纳米结构复合光阳 极放入0. 3mmol/l的n719染料溶液中，敏化1小时后取出，再将敏化后的基片放入干燥箱 中烘干得到氧化锌纳米结构染料敏化太阳能电池复合光阳极。实施例2，1)将二水合醋酸锌、单乙醇氨和去离子水按1 1 0.5的摩尔比溶 解于乙二醇甲醚中制成二水合醋酸锌的浓度为0. 5mol/L的混合溶液，再将混合溶液密封 后放入恒温水浴锅中，恒温60°C磁力搅拌得到透明均勻的溶胶；2)利用旋转涂层工艺在转 速为2700转/分钟将上述溶胶沉积在清洗干净的FT0玻璃片上，再将旋涂后的基片放入250°C干燥箱中烘干，最后在400°C退火1. 5小时得到氧化锌籽晶层；3)将六水合硝酸锌和 氢氧化钠溶于水中制成生长液，生长液中六水合硝酸锌的浓度为0. 02mol/L，氢氧化钠的浓 度为0. 5mol/L，将镀有氧化锌籽晶层的基片放入生长液中，在70°C恒温处理2小时，得到 氧化锌纳米线阵列；4)取2g 二水合醋酸锌粉体研磨后溶于一缩二乙二醇中制成0. 07mol/ L的二水合醋酸锌的一缩二乙二醇溶液，再将该溶液倒入回流装置中，在油浴锅中加热到 130°C，并剧烈搅拌，待二水合醋酸锌完全溶解后再升温至180°C，剧烈搅拌，并在180°C恒 温保温20分钟，得到氧化锌微球的悬浊液，将氧化锌微球的悬浊液经过离心清洗和烘干得 到氧化锌微球粉体；将得到的氧化锌微球粉体溶于10mL无水乙醇中，形成悬浊液，采用刮 涂法将悬浊液涂敷到生长氧化锌纳米线的FT0玻璃上，再将基片放入退火炉中在500°C下 烧结0.5小时，基片随炉冷却，得到氧化锌纳米结构复合光阳极；5)将氧化锌纳米结本文档来自技高网...
【技术保护点】
氧化锌纳米结构染料敏化太阳能电池复合光阳极的制备方法，其特征在于：１）将二水合醋酸锌、单乙醇氨和去离子水按１∶１∶０．５的摩尔比溶解于乙二醇甲醚中制成二水合醋酸锌的浓度为０．１～１ｍｏｌ／Ｌ的混合溶液，再将混合溶液密封后放入恒温水浴锅中，恒温６０℃磁力搅拌得到透明均匀的溶胶；２）利用旋转涂层工艺在转速为２０００－３０００转／分钟将上述溶胶沉积在清洗干净的ＦＴＯ玻璃片上，再将旋涂后的基片放入２００－２７５℃干燥箱中烘干，最后在３５０－５００℃退火０．５－２小时得到氧化锌籽晶层；３）将六水合硝酸锌和氢氧化钠溶于水中制成生长液，生长液中六水合硝酸锌的浓度为０．０２－０．０４ｍｏｌ／Ｌ，氢氧化钠的浓度为０．４－０．８ｍｏｌ／Ｌ，将镀有氧化锌籽晶层的基片放入生长液中，在６０－８０℃恒温处理１－３小时，得到氧化锌纳米线阵列；４）取１－２ｇ二水合醋酸锌粉体研磨后溶于一缩二乙二醇中制成０．０５－０．１ｍｏｌ／Ｌ的二水合醋酸锌的一缩二乙二醇溶液，再将该溶液倒入回流装置中，在油浴锅中加热到１３０℃，并剧烈搅拌，待二水合醋酸锌完全溶解后再升温至１８０℃，剧烈搅拌，并在１８０℃恒温保温１０－２０分钟，得到氧化锌微球的悬浊液，将氧化锌微球的悬浊液经过离心清洗和烘干得到氧化锌微球粉体；将得到的氧化锌微球粉体溶于５－１０ｍＬ无水乙醇中，形成悬浊液，采用刮涂法将悬浊液涂敷到生长氧化锌纳米线的ＦＴＯ玻璃上，再将基片放入退火炉中在３５０－５００℃下烧结０．５－２小时，基片随炉冷却，得到氧化锌纳米结构复合光阳极；５）将氧化锌纳米结构复合光阳极放入０．３－０．５ｍｍｏｌ／ｌ的ｎ７１９染料溶液中，敏化０．５－１小时后取出，再将敏化后的基片放入干燥箱中烘干得到氧化锌纳米结构染料敏化太阳能电池复合光阳极。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：阙文修，张进，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]
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