染料敏化太阳能电池的对电极及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种太阳能电池的对电极，尤其涉及一种染料敏化太阳能电池的对电极及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002]作为第三代太阳能电池，由于制作工艺简单、环境友好、价格低廉等特点，染料敏化太阳能电池逐步受到科研者和技术人员的关注，具有很好的应用前景。染料敏化太阳能电池主要由吸附了染料的光阳极、电解液和对电极组成。染料主要的功能是吸收光，产生光生载流子，其中金属络合物、扑啉类化合物、有机染料分子等被广泛应用在染料敏化太阳能电池上。光阳极的主要功能是吸附染料和传输电子，当染料吸收光产生电子空穴对后，电子会从染料转移到光阳极，截止目前T12仍然是染料敏化太阳能电池中最广泛应用的光阳极。
[0003]在染料敏化太阳能电池系统中，对电极起着收集和传输外电路电子、还原电解液中I3-离子，加快电子传输速率的作用。对电极材料通常具有高的催化活性和优异的导电性能。目前，染料敏化太阳能电池一般使用沉积在FTO上的Pt作为对电极。虽然Pt具有很高的催化和导电性能，但是Pt是一种价格昂贵的稀有金属，不利于染料敏化太阳能电池的在工业生产和日常生活中的大规模的应用。为了克服这个困难，越来越多的研宄人员开始研宄三元过渡金属硫化物替代Pt作为对电极的材料。三元过渡金属硫化物兼具制备工艺简单、原材料价格低廉、高催化活性和高导电性，极具工业应用前景。
[0004]三元过渡金属硫化物的制备方法主要由水热法和溶剂热法。南京大学邹志刚等人公开了一种染料敏化太阳能电池对电极的制备方法，并具体公开了以不同浓度CuSO4.5H20(0.0025M、0.005Μ、0.0lM 任意一种),InCl3.H2O(0.0025Μ、0.005Μ、0.0lM 任意一种)、CH3CSNH2 (0.0075Μ、0.015Μ、0.03Μ任意一种)为前驱体，无水乙醇为反应溶剂，反应温度为150°C制备出来的三元过渡金属硫化物CuInS2为染料敏化太阳能电池对电极。但是三元过渡金属硫化物CuCo2S4到目前为止还没有在公开报道中被用作染料敏化太阳能电池对电极。
[0005]有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研宄创新，以期创设一种染料敏化太阳能电池的对电极及其制备方法和应用，使其更具有产业上的利用价值。
【发明内容】
[0006]为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种能够降低成本，制备简单，具有高催化活性和高导电性的染料敏化太阳能电池的对电极及其制备方法和应用。
[0007]本发明提出的一种染料敏化太阳能电池对电极，其特征在于:包括导电基底和三元过渡金属硫化物，所述三元过渡金属硫化物附着在所述导电基底上，该对电极为在所述导电基底上直接合成出的三元过渡金属硫化物CuCo2S4。
[0008]作为本发明的进一步改进，所述导电基底为掺杂氟的SnO2透明FTO导电玻璃，所述导电基底的厚度为lmm-3mm0
[0009]作为本发明的进一步改进，所述三元过渡金属硫化物CuCo2S4是由三元过渡金属氧化物CuCo2O4经离子置换反应而成。
[0010]本发明提出的一种染料敏化太阳能电池对电极的制备方法，其特征在于:该方法包括将无机酸盐、尿素和溶剂混合均匀，得到混合溶液；在所述混合溶液为前驱体溶液、FTO为导电基底的水热反应中进行反应，反应结束后450°C退火2小时，反应的方法和条件使得CuCo2O4直接在FTO导电基底上生成。
[0011]该方法包括以下步骤:
[0012](I)将FTO分别使用丙酮、酒精、去离子水超声清洗20分钟，然后在60°C下烘干备用；
[0013](2)分别称量Immol三水合硝酸铜(Cu (NO3) 2.3H 20)，2mmol六水合硝酸钴(Co (NO3) 2.3H20)，15mmol尿素(Urea)，50ml去离子水依次加入到10ml烧杯中，持续搅拌半个小时，得澄清前驱体溶液；
[0014](3)取1mL的搅拌均匀的前驱体溶液倒进25ml体积的聚四氟乙烯小瓶中，将清洗干净的FTO基底导电面朝下放入进聚四氟乙烯小瓶中，放到高温反应釜中，在烘箱中120°C水热反应12小时，反应结束后取出样品，用酒精和去离子水清洗3分钟，80°C下烘干半个小时，然后450°C下退火2小时，得到CuCo2O4样品；
[0015](4)称量0.72g Na2S.9H20，加入60mL去离子水搅拌，将CuCo2O4样品放进该溶液中，160°C反应12小时，反应结束后取出样品，用酒精和去离子水清洗3分钟，80°C下真空干燥半个小时，得到CuCo2S4样品。
[0016]作为本发明方法的进一步改进，所述CuCo2S4样品在氩气保护下500°C退火处理2小时。
[0017]本发明所述的染料敏化太阳能电池对电极在染料敏化太阳能电池中的应用。
[0018]借由上述方案，本发明至少具有以下优点:本发明染料敏化太阳能电池的对电极是一种新的三元过渡金属硫化物CuCo2S4，其是第一次被用在染料敏化太阳能电池对电极方面，进一步拓展了三元过渡金属硫化物在染料敏化太阳能电池对电极的应用。此外，与昂贵的Pt对电极相比，本发明提供的对电极的原材料价格低廉，制造成本要低很多，因此，具有更好的工业应用前景。
[0019]上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
【附图说明】
[0020]图1为本发明实施例一中制备得到的对电极扫描电镜图；
[0021]图2为本发明染料敏化太阳能电池对电极的电流密度与电压特性曲线测试图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0023]实施例一:
[0024]将FTO分别使用丙酮、酒精、去离子水超声清洗20分钟，然后在60°C下烘干；分别称量Immol三水合硝酸铜(Cu (NO3)2.3H20)，2mmol六水合硝酸钴(Co (NO3)2.3H 20)，15mmol尿素(Urea)，50ml去离子水依次加入到10ml烧杯中，持续搅拌半个小时，得澄清前驱体溶液；取1mL的搅拌