(l)Zn0/Sn02复合纳米粉体的制备
[0033] 按摩尔比 2:1 分另IJ称量 5. 9496gZn(N03)2 ? 6H20 和 3. 5058gSnCl4 ? 5H20， 加入到玛瑙研钵中进行研磨，研磨时间20min，使二者均匀混合；再按 Zn(N03)2 ? 6H20:SnCl4 ? 5H20:NaHC03= 2:1:8 的摩尔比，称量 6. 7208g的NaHC03,缓慢加入 到上述混合物中，继续研磨，研磨时间60min，形成白色糊状前驱体物质；放入到烘箱中反 应（反应温度60°C，反应时间8h);然后采用去离子水、无水乙醇对前驱体物质依次进行洗 涤、过滤，并采用lmol吨4的AgNO3溶液对滤液中的C1 _进行检测，直到无C1 _检出为止；借 助干燥箱对过滤后的前驱体物质进行干燥（温度l〇〇°C，时间6h);采用用马弗炉对前驱体 进行中温处理（温度400°C，保温时间2h)，随炉冷却后获目标产物211〇/511〇2复合纳米粉体。
[0034] 图1是211〇/511〇2复合纳米粉体的XRD图。图1中ZnO所有的峰均与ZnO标准卡片 (PDFCardNo. 75-0576)相对应，衍射峰窄而尖锐，说明ZnO具有良好的结晶度。511〇2所有 的峰均与Sn02#准卡片（PDFCardNo. 46-1088)相对应。由图1证实：采用此方案成功制 备出Zn0/Sn02复合纳米粉体材料，其结晶度良好。根据谢乐公式计算，所制备ZnO/SnO2复 合材料中ZnO、3]1〇2的平均粒径分别是38nm、26nm。
[0035] (2) 211〇/511〇2复合光阳极薄膜的制备
[0036] 量取20mL无水乙醇并将其加入到50mL的烧杯中（烧杯A)，称量0. 34g乙基纤维 素，在搅拌的条件下将乙基纤维素缓慢的加入到烧杯A中，在水浴50°C的条件下持续搅拌， 直至乙基纤维素完全溶解；再次量取15mL无水乙醇并将其加入到50mL的烧杯中（烧杯B)， 称量lgZn〇/Sn〇2粉体，同样在搅拌条件下将其缓慢加入到烧杯B中，搅拌20min分钟后， 将烧杯B放入超声清洗机中进行超声分散15min，在超声过程中先后分别加入0. 2mL乙酸、 3. 3mL松油醇；接着将烧杯B中的混合液缓慢加入到烧杯A中，水浴条件下继续搅拌30min; 最后调节水浴温度到70°C，将混合液中的无水乙醇缓慢蒸出，得到粘度大，流平性好，混合 均匀的211〇/511〇2复合光阳极浆料。再以洗净的FT0导电玻璃为基底材料，采用刮涂法把 浆料刮涂在其上，形成薄膜；在80°C条件下将薄膜烘干，最后采用阶梯升温制度（325°C保 温5min，375°C保温5min，450°C保温15min，500°C保温30min，）对薄膜进行灼烧处理，除去 薄膜中残留的乙基纤维素、松油醇、乙酸等杂质，得到多孔蓬松状的Zn0/Sn02复合光阳极薄 膜。
[0037] 图2是多孔蓬松状的Zn0/Sn02复合光阳极薄膜的SEM图，从图中可以看出，该薄 膜材料主要由粒径在30nm左右的纳米粒子组成（与XRD测试与计算结果相符），薄膜中分 布有均匀的孔隙，孔隙的存在将提高光阳极薄膜对染料的吸附量，增强电池对太阳光的利 用率，进而提高电池的光电转换效率。
[0038] 二? Zn0/Sn02复合光阳极的光电性能测试
[0039] 以无水乙醇为溶剂，配制浓度为0. 3mmol?I71的N719溶液，将制备好的ZnO/SnO2 光阳极薄膜放置到此溶液中，常温浸泡24h，形成染料敏化的Zn0/Sn02|阳极；再与Pt对电 极组装在一起，并注入电解质，形成简易的DSSC。最后在标准条件下（100mW*CnT2的日照 辐射度，AM为1. 5,测试温度25°C)，借助太阳光模拟器、电化学工作站、计算机及相关软件 对电池的光电性能进行测试分析。
[0040] (l)ZnO基、Sn02基、ZnO/SnO^合光阳极太阳能电池J-V曲线测试
[0041] 图3是以ZnO基、Sn02基、ZnO/SnO2复合光阳极分别构成的太阳能电池的J-V曲 线。由曲线我们可以看出：采用两步固相法制备的ZnO基、Sn02基、Zn0/Sn02复合光阳极太 阳能电池均具备一定的光电转换性能。对比附图3中的三条曲线可知，采用Zn0/Sn02复合 光阳极显著提高了太阳能电池的光电转换效率，电池的具体性能参数见表1。
[0042] 表1. ZnO基、Sn02基、ZnO/SnO2复合光阳极太阳能电池光电转换参数对比
【主权项】
1. 用于染料敏化太阳能电池的化0/SnO 2复合光阳极的制备方法，依次包括W下步骤： (1) 制备化0/Sn〇2复合前驱体： 1) 按1?3:1?3的摩尔比称取六水合硝酸锋Zn(N〇3)2 ? 6&0和五水四氯化锡 SnCl4 ? 5&0,在室温条件下，将其混合放置于玛趟研鉢中，进行研磨，得到化(N03) 2 ? 6&0和 SnCL ? 5&0混合物； 2) 按照化(N03)2 ? 6&0 : SnCl* ? 5&0 : N址C〇3 =1 ?3:1 ?3: 6 ?14 的摩尔比称 量碳酸氨钢NaHC〇3,缓慢加入到上述混合物中研磨，形成均匀细小的白色糊状前驱体，放入 50?80°C的烘箱中反应5?12h ; 3) 用去离子水、无水己醇对白色糊状前驱体进行洗漆、过滤、干燥，干燥温度90? 100°C，时间4?她，得到化0/Sn〇2复合前驱体； (2) 制备化0/Sn〇2复合纳米粉体： 将化0/Sn〇2复合前驱体进行中温处理，控制温度在400?600°C范围，保温时间1? 2h，随炉冷却，研磨后得到化0/Sn〇2复合纳米粉体； (3) 制备化0/Sn〇2复合光阳极； 1) 称量0. 8?1. 2g化0/Sn化复合纳米粉体、0. 3?0. 36g己基纤维素、3. 2?3. 8血松 油醇、0. 1?0. 2血己酸和30?50血无水己醇，配制成薄膜浆料； 2) 采用刮涂法制备化0/Sn〇2光阳极薄膜，在60?80°C条件下烘干； 3) 将烘干后的薄膜在325?500°C进行灼烧，随炉冷却获得化0/Sn〇2复合光阳极薄膜。
2. 如权利要求1所述的用于染料敏化太阳能电池的ZnO/Sn〇2复合光阳极的制备方法， 其特征在于，所述制备化〇/Sn〇2复合前驱体的第2)步骤中，Na肥0 3可W用化OH、化化替 换。
3. 如权利要求1所述的用于染料敏化太阳能电池的ZnO/Sn〇2复合光阳极的制备方法， 其特征在于，所述制备化〇/Sn〇2复合前驱体的第3)步骤中，用去离子水、无水己醇对白色 糊状前驱体进行洗漆、过滤，采用0. 1?Imol ?。硝酸银溶液对滤液中的C1 行检测，直 到无cr检出为止。
【专利摘要】本发明公开了用于染料敏化太阳能电池的ZnO/SnO2复合光阳极的制备方法，包括：（1）称取六水合硝酸锌、五水四氯化锡和碳酸氢钠混合研磨，形成均匀细小的白色糊状前驱体，烘箱中反应5～12h；用去离子水、无水乙醇对白色糊状前驱体进行洗涤、过滤和干燥；（2）控制温度在400～600℃对前驱体进行中温处理，保温时间1～2h；（3）称量ZnO/SnO2复合纳米粉体、乙基纤维素、松油醇、乙酸和无水乙醇，配制成薄膜浆料，制备ZnO/SnO2光阳极薄膜，在60～80℃条件下烘干，在325～500℃进行灼烧。本发明提高了ZnO在酸性染料中的稳定性，改善了SnO2电子注入效率低的问题，提高了电池的光电转换效率，具有广阔的市场前景。
【IPC分类】H01G9-042, H01G9-20
【公开号】CN104576064
【申请号】CN201510027946
【发明人】文秋香, 庄稼, 余军, 赫权贵, 邓洋, 郑超超, 胡克, 程小伟
【申请人】西南石油大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月20日