一种用于太阳能电池的铂/分子筛复合对电极及制备方法

本发明涉及太阳能电池，具体涉及一种用于太阳能电池的铂/分子筛复合对电极及制备方法。

背景技术：

1、随着全球石化能源日渐枯竭和其所带来的环境污染问题，有效利用可以替代传统石化能源的可再生绿色能源成为了全球范围内迫在眉睫的问题。太阳能作为一种新型取之不尽的无污染能源，在学术和产业领域内备受人们的关注。自从上世纪五十年代问世以来，如何提高基于硅材料太阳能电池器件的光电转换性能和稳定性的技术革新一直没有间断过。但是，由于生产成本和大规模生产技术的局限性，硅太阳能电池仍然得不到广泛的产业应用。染料敏化太阳能电池是一种由介孔纳米晶二氧化钛工作电极、光敏化剂、氧化还原电解质和对电极组成的第三代太阳能电池。相比于无机硅太阳能电池，染料敏化太阳能电池具有成本低、重量轻、柔韧度强、弱光敏感度高和可大规模生产等优点，有望作为室内电子产品的能源而得到普遍性的应用。

2、铂金是一种具有高催化性和导电性的材料，经常在染料敏化太阳能电池中作为对电极使用，但是由于其价格昂贵，不适合在染料敏化太阳能电池产业化中大规模的应用。所以，通常会选择具有催化性能的其他类型材料(如碳材料、高分子材料等)作为铂金的替代品，但是这些替代品的催化性能都不及铂金材料。此外，碳材料在导电玻璃层上的附着强度较小，导致器件的串联电阻值会比较高，影响光电流以及能量转换效率。另一方面，高分子材料需要复杂的有机合成过程且具有不易提纯和批次差异等缺点。

3、因此，发明人提供了一种用于太阳能电池的铂/分子筛复合对电极及制备方法。

技术实现思路

1、(1)要解决的技术问题

2、本发明实施例提供了一种用于太阳能电池的铂/分子筛复合对电极及制备方法，解决了现有的染料敏化太阳能电池的对电极材料光电转换效率较低、铂金用量多而导致电阳能电池成本高的技术问题。

3、(2)技术方案

4、本发明的第一方面提供了一种用于太阳能电池的铂/分子筛复合对电极，包括导电玻璃基板、铂/分子筛复合材料层，所述铂/分子筛复合材料层涂设于所述导电玻璃基板的表面。

5、进一步地，所述铂/分子筛复合材料层中的分子筛的孔径为0.5～13nm，比表面积为500～800m2/g，孔容为0.5～2cm3/g。

6、本发明的第二方面提供了一种用于太阳能电池的铂/分子筛复合对电极的制备方法，包括以下步骤：

7、对导电玻璃基板进行预处理；

8、制备铂/分子筛复合料浆；

9、将所述铂/分子筛复合料浆涂覆在所述导电玻璃基板上，并依次经烧结、保温及冷却处理后，获得复合对电极。

10、进一步地，所述对导电玻璃基板进行预处理，具体包括如下步骤：

11、在所述导电玻璃基板的非导电面进行钻孔；

12、将打孔后的所述导电玻璃基板的导电面进行多次清洗。

13、进一步地，所述将打孔后的所述导电玻璃基板的导电面进行多次清洗，具体包括如下步骤：

14、将所述导电玻璃基板放在结晶皿中，倒入玻璃清洗剂与超纯水体积配制的清洗剂进行第一次超声清洗，然后取出吹干；

15、使用超纯水进行第二次超声清洗，然后取出后吹干；

16、使用无水乙醇进行第三次超声清洗，然后取出后吹干；

17、最后使用紫外臭氧清洗机清洗后备用。

18、进一步地，所述玻璃清洗剂与所述超纯水的体积比为1:20。

19、进一步地，第一次超声清洗、第二次超声清洗及第三次超声清洗的时间均为10～15min。

20、进一步地，所述制备铂/分子筛复合料浆，具体为：

21、将h2ptcl6异丙醇溶液与分子筛进行超声混合并搅拌，得到所述铂/分子筛复合料浆。

22、进一步地，所述将所述铂/分子筛复合料浆涂覆在所述导电玻璃基板上，并依次经烧结、保温及冷却处理后，获得复合对电极，具体为：

23、将所述铂/分子筛复合料浆涂覆在所述导电玻璃基板上，在空气中晾干后放入马弗炉烧结，达到设定温度后保温设定时间，最后自然冷却至室温，获得所述复合对电极。

24、进一步地，所述设定温度为400℃，所述设定时间为30～40min。

25、(3)有益效果

26、综上，本发明通过将多孔分子筛材料与铂金材料进行复合后制成染料敏化太阳能电池的对电极，在使用更少载量贵金属铂的情况下，所得到的器件可以表现出高于标准铂对电极所制备的器件性能，同时降低了太阳能电池的成本。

技术特征：

1.一种用于太阳能电池的铂/分子筛复合对电极，其特征在于，包括导电玻璃基板、铂/分子筛复合材料层，所述铂/分子筛复合材料层涂设于所述导电玻璃基板的表面。

2.根据权利要求1所述的用于太阳能电池的铂/分子筛复合对电极，其特征在于，所述铂/分子筛复合材料层中的分子筛的孔径为0.5～13nm，比表面积为500～800m2/g，孔容为0.5～2cm3/g。

3.一种如权利要求1或2所述的用于太阳能电池的铂/分子筛复合对电极的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的用于太阳能电池的铂/分子筛复合对电极的制备方法，其特征在于，所述对导电玻璃基板进行预处理，具体包括如下步骤：

5.根据权利要求4所述的用于太阳能电池的铂/分子筛复合对电极的制备方法，其特征在于，所述将打孔后的所述导电玻璃基板的导电面进行多次清洗，具体包括如下步骤：

6.根据权利要求5所述的用于太阳能电池的铂/分子筛复合对电极的制备方法，其特征在于，所述玻璃清洗剂与所述超纯水的体积比为1:20。

7.根据权利要求5所述的用于太阳能电池的铂/分子筛复合对电极的制备方法，其特征在于，第一次超声清洗、第二次超声清洗及第三次超声清洗的时间均为10～15min。

8.根据权利要求3所述的用于太阳能电池的铂/分子筛复合对电极的制备方法，其特征在于，所述制备铂/分子筛复合料浆，具体为：

9.根据权利要求3所述的用于太阳能电池的铂/分子筛复合对电极的制备方法，其特征在于，所述将所述铂/分子筛复合料浆涂覆在所述导电玻璃基板上，并依次经烧结、保温及冷却处理后，获得复合对电极，具体为：

10.根据权利要求9所述的用于太阳能电池的铂/分子筛复合对电极的制备方法，其特征在于，所述设定温度为400℃，所述设定时间为30～40min。

技术总结
本发明涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种用于太阳能电池的铂/分子筛复合对电极及制备方法。该复合对电极包括导电玻璃基板、铂/分子筛复合材料层，铂/分子筛复合材料层涂设于导电玻璃基板的表面。该制备方法包括：对导电玻璃基板进行预处理；制备铂/分子筛复合料浆；将铂/分子筛复合料浆涂覆在导电玻璃基板上，并依次经烧结、保温及冷却处理后，获得复合对电极。该用于太阳能电池的铂/分子筛复合对电极及制备方法的目的是解决现有的染料敏化太阳能电池的对电极材料光电转换效率较低、铂金用量多而导致太阳能电池成本高的问题。

技术研发人员：阿拉腾宝力格,范鸿志
受保护的技术使用者：内蒙古师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11