br>[0031]一种染料敏化太阳能电池硫化银对电极的制备方法，采用以下步骤:
[0032](I)制备硫化银纳米晶作为对电极材料，具体采用以下方法:
[0033](1-1)将十八碳烯、油胺及银源混合，，十八碳烯、油胺的体积比为8-10:1，使用的银源可以是硝酸银、醋酸银、氯化银、溴化银，抽真空除水除氧，磁力搅拌，控温加热到60摄氏度并维持0.5-1小时使反应物充分溶解，此后将整个反应体系通入保护气；
[0034](1-2)将上述反应体系控温加热到140摄氏度，注入硫源，银源与硫源的摩尔比为1:2-3，使用的硫源可以是升华硫、正十二硫醇、叔十二硫醇、硫代乙酰胺、二硫化碳、硫化钠，加热到200摄氏度并保持0.5-1小时；
[0035](1-3)利用离心分离获得产物，并无水乙醇洗涤；在所得沉淀中加入三氯甲烷分散并以SOOOrpm的转速离心分离产物，将所得上层溶液取出挥发溶剂后即得到粒径为10-100纳米的硫化银纳米晶。
[0036](2)将硫化银纳米晶溶于三氯甲烷、四氯化碳、二氯甲烷、二氯乙烷、甲苯、苯、环己烷或己烷中，经超声分散处理得到浓度为1-200毫克/毫升的硫化银纳米晶墨水；
[0037](3)将硫化银纳米晶墨水涂覆于基底上，可以米用浸涂、旋涂、刮涂、喂'墨打印或丝网印刷方式在基底上涂覆1-10次，再对其进行热处理，具体是在氮气、氦气或氩气气氛及常压条件下，控制温度为100-500摄氏度加热0.5-10小时得到厚度为0.01-10微米的硫化银对电极。
[0038]下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
[0039]实施例1
[0040]一种硫化银纳米晶对电极材料的制备方法，其步骤如下:
[0041](I)将9.0毫升十八碳烯和1.0毫升油胺加入到三颈烧瓶中，再加入1.0毫摩尔银源，抽真空除水除氧，磁力搅拌，控温加热到60摄氏度并维持0.5小时使反应前驱物充分溶解，此后将整个反应体系通入保护气直至反应结束；
[0042](2)将上述反应体系控温加热到140摄氏度，用注射器注入2.5毫摩尔硫源(溶于2.0毫升油胺)，加热到200摄氏度并保持0.5小时；
[0043](3)待反应结束后，通过离心分离获得产物，并无水乙醇洗涤；在所得沉淀中加入三氯甲烷分散并以SOOOrpm的转速离心分离产物，将所得上层溶液取出挥发溶剂后即得到硫化银纳米晶；
[0044](4)将上述硫化银纳米晶溶于三氯甲烷中，经超声分散处理得到硫化银纳米晶墨水，硫化银纳米晶胶体的浓度控制为50毫克/毫升；
[0045](5)将上述硫化银纳米晶墨水旋涂于FTO导电基底上，置于400摄氏度的管式炉中在氮气的保护下热处理0.5小时得到对电极。
[0046]图1是所得到产物的X射线衍射谱图，其中下方的柱状图为螺状硫银矿(Ag2S, JCPDS N0.14-72)的标准卡片，结果显示所得产物为硫化银。图2显示所得的硫化银纳米晶的尺寸大约为18纳米。图3可以观察到硫化银颗粒均匀地分布在导电基底的表面。图4可知硫化银薄膜的厚度约为0.53微米。
[0047]实施例2
[0048]步骤同实施例1，不同之处是将实施例1步骤(4)中三氯甲烷替换为甲苯得到硫化银纳米墨水。
[0049]实施例3
[0050]步骤同实施例1，不同之处是将实施例1步骤⑷中硫化银纳米晶胶体的浓度分别控制为10、20、100毫克/毫升，所得对电极薄膜的厚度分别为0.11,0.21、1.05微米。
[0051]实施例4
[0052]步骤同实施例1，不同之处是将实施例1步骤(5)中的旋涂替换为滴涂以获得更厚的硫化银对电极。
[0053]实施例5
[0054]步骤同实施例1，不同之处是将实施例1步骤(5)中的热处理温度替换为600摄氏度得到结晶度不同的硫化银对电极。
[0055]实施例6
[0056]步骤同实施例1，不同之处是将实施例1步骤(5)中的热处理时间替换为10小时以获得不同的硫化银对电极。
[0057]本发明可以控制所得纳米晶墨水的浓度为10、20、50、100毫克/毫升。结果表明，所得对电极薄膜的厚度分别为0.11、0.21、0.53、1.05微米。电化学测试结果表明，不同厚度的对电极制备出的太阳能电池具有不同的光电转换效率，分别为6.72 %、7.67 %、8.40%,7.86%。这可能是由于以下原因，当对电极较薄时，电池电阻较小，会提高其光电流密度，但较少的活性位点导致其填充因子较低，从而影响了电池整体性能。电极较厚时，虽然可以提供更多的活性位点，但也会导致电池的电阻偏大，从而导致其性能仍然难以提升。因此在活性位点的数量和电池的整体电阻之间存在着平衡，本发明中对电极的最佳厚度为实施例1制备得到的0.53微米。
【主权项】
1.一种染料敏化太阳能电池硫化银对电极的制备方法，其特征在于，采用以下步骤: (1)制备硫化银纳米晶作为对电极材料； (2)将硫化银纳米晶溶于溶剂中，经超声分散处理得到硫化银纳米晶墨水； (3)将硫化银纳米晶墨水涂覆于基底上，并对其进行热处理，得到硫化银对电极。
2.根据权利要求1所述的一种染料敏化太阳能电池硫化银对电极的制备方法，其特征在于，步骤(I)具体采用以下方法: (1-1)将十八碳烯、油胺及银源混合，抽真空除水除氧，磁力搅拌，控温加热到60摄氏度并维持0.5-1小时使反应物充分溶解，此后将整个反应体系通入保护气； (1-2)将上述反应体系控温加热到140摄氏度，注入硫源后加热到200摄氏度并保持0.5-1小时； (1-3)利用离心分离获得产物，并无水乙醇洗涤；在所得沉淀中加入三氯甲烷分散并以SOOOrpm的转速离心分离产物，将所得上层溶液取出挥发溶剂后即得到粒径为10-100纳米的硫化银纳米晶。
3.根据权利要求2所述的一种染料敏化太阳能电池硫化银对电极的制备方法，其特征在于，十八碳烯、油胺的体积比为8-10: 1，银源与硫源的摩尔比为1:2-3。
4.根据权利要求2或3所述的一种染料敏化太阳能电池硫化银对电极的制备方法，其特征在于，所述的银源为硝酸银、醋酸银、氯化银或溴化银，所述的硫源为升华硫、正十二硫醇、叔十二硫醇、硫代乙酰胺、二硫化碳或硫化钠。
5.根据权利要求1所述的一种染料敏化太阳能电池硫化银对电极的制备方法，其特征在于，步骤(2)中的溶剂为三氯甲烷、四氯化碳、二氯甲烷、二氯乙烷、甲苯、苯、环己烷或己烷。
6.根据权利要求1所述的一种染料敏化太阳能电池硫化银对电极的制备方法，其特征在于，步骤(2)得到的硫化银纳米晶墨水的浓度为1-200毫克/毫升。
7.根据权利要求1所述的一种染料敏化太阳能电池硫化银对电极的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述的涂覆包括浸涂、旋涂、刮涂、喷墨打印或丝网印刷方式在基底上涂覆1-10 次。
8.根据权利要求1所述的一种染料敏化太阳能电池硫化银对电极的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述的热处理是在氮气、氦气或氩气气氛及常压条件下，控制温度为100-500摄氏度加热0.5-10小时。
9.根据权利要求1所述的一种染料敏化太阳能电池硫化银对电极的制备方法，其特征在于，得到的硫化银对电极厚度为0.01-10微米。
【专利摘要】本发明涉及一种染料敏化太阳能电池硫化银对电极的制备方法，包括：制备硫化银纳米晶；将硫化银纳米晶溶于溶剂中，经超声分散处理得到硫化银纳米晶墨水；将硫化银纳米晶墨水涂覆于基底上，对基底进行热处理，制得染料敏化太阳能电池硫化银对电极。与现有技术相比，本发明的方法避免了设备昂贵、不易于大面积沉积等缺点，具有绿色无污染，设备要求简单，适合工业化大规模生产等优点。
【IPC分类】H01G9-042, H01G9-20
【公开号】CN104835649
【申请号】CN201510225637
【发明人】何青泉, 宰建陶, 钱雪峰, 黄守双, 李晓敏, 李波, 王敏, 刘雪娇, 刘园园
【申请人】上海交通大学
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年5月6日