一种碲铋纳米晶太阳能电池板的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种碲铋纳米晶太阳能电池板的制备方法，属于新能源领域。
【背景技术】
[0002]近年来随着人类社会对能源需求的不断增加，石化能源的消耗也日益加剧并面临枯竭的危险。寻找和大规模的发展可持续、低成本及环保的新型能源已成为当前社会的重大课题。在自然界中，太阳能、地热等清洁能源资源非常充足，如何将这些能源高效低成本地转化为便于利用的电能就成为能源领域中备受关注的科学问题。
[0003]热电材料是一种通过固体中载流子的输运实现热能与电能之间相互转换的功能材料，被认为是将来非常有竞争力的能源替代介质。以热电材料制备的器件可以实现温差发电和热电制冷，且具有重量轻、体积小、性能可靠、无噪音、无污染等优点，因而在太阳能和热能的开发利用以及环境保护领域有着广泛的应用。
[0004]在众多新能源中，太阳能具有发展空间大、不受地域限制而成为最佳候选能源之一。目前，对太阳能的利用主要集中在光生电和光生热两个方面，其中又以光生
电(太阳能电池)为主要研究和发展利用对象。
[0005]在太阳能电池中，虽然硅基太阳能光伏电池具有原料丰富、无毒以及与转换效率高等优点，但由于其工艺复杂、价格昂贵，半导体纳米晶化学太阳能电池可以有效地吸收太阳光，并将其转化为电能，且具有成本低和工艺简单、稳定等性能。
【发明内容】
[0006]本发明主要解决的技术问题:针对目前常见的硅基太阳能光伏电池板虽然原料丰富且无毒，但是其稳定性低，易受环境影响，一旦其中一部分被杂质遮挡会引起“孤岛效应”，从而降低整个电池板的输出功率，并且其制备工艺复杂，价格昂贵的缺陷，提供了一种碲铋纳米晶太阳能电池板的制备方法，该方法通过碲铋涂抹导电玻璃，放入生菜叶绿素萃取液中浸泡和添加电解质后即可制备得到，其中碲铋纳米晶的涂覆充分发挥了纳米结构材料的特性，提高了电池板的稳定性，解决了传统电池板易受环境影响，工作不稳定的缺陷，同时也弥补了其制备工艺复杂，造价昂贵的不足，具有广泛的应用前景。
[0007]为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:
(1)向手套箱中通入氩气进行保护，通气速度为10?15mL/min，直至排尽箱中空气后，将铋粉和碲粉按质量比为2:3加入行星式高能球磨机中，按球料比为10:1加入碳化钨研磨球，设定研磨机主盘转速为300?400r/min，小盘逆向转速为500?700r/min，球磨12?15h，其中每球磨一小时后间隔30min后继续球磨，得到碲铋混合粉末；
(2)称取50?100g上述制得的碲铋混合粉末装入带有搅拌器、滴液漏斗和温度计的三口烧瓶中，通过滴液漏斗滴加400?500mL聚乙二醇，启动搅拌器以300?400r/min的转速搅拌20?30min后移入超声分散仪中，以200?300W的功率超声分散1?2h后旋蒸浓缩至原体积的2/3，制得碲铋混合浆料； (3)取一块长为1?1.5m，宽0.5?0.7m的导电玻璃板，将其平放并使导电面朝上，用油漆刷将上述制得的碲铋混合浆料均匀的涂抹在导电面上，常温下晾干后将其移入马弗炉中，以400?500 °C的高温煅烧1?2h，自然冷却后再次涂抹一层混合浆料，继续煅烧，如此反复3?5次，使涂膜厚度达到1?3mm，得带有碲铋纳米晶涂覆层的电池板半成品；
(4)称取200?300g生菜叶，用刀切碎后放入棕色瓶中，按固液比为1:4加入无水乙醇，移入微波萃取仪中，以300?400W的功率萃取30?40min，过滤去除滤渣，得到萃取液；
(5)多次萃取收集萃取液放入直径为2m的圆形玻璃皿中，直至可以将带有碲铋纳米晶涂覆层的电池板半成品浸没，放置在黑暗处浸泡20?24h，取出后自然晾干，在玻璃板的粗糖面用石墨棒均勾涂抹至壳黑色；
(6)量取1?2L浓度为0.3mol/L的碘化钾溶液放入圆形玻璃皿中，再加入3?5L无水乙醇，用搅拌棒进行搅拌，边搅拌边加入200?300g碘晶体，混合均匀后，将玻璃板浸入混合液，继续浸泡20?24h后放入烘箱，以105?110°C的温度进行干燥后，即得一种碲铋纳米晶太阳能电池板。
[0008]本发明的工作原理:本发明制得的碲铋纳米晶太阳能电池板将太阳能直接转化为电能，当生菜叶绿素涂层吸收太阳光时，电子从基态跃迀到激发态，由于只有单层叶绿素吸附在纳米晶表面，几乎所有叶绿素激发态上的电子都可注入进半导体导带中，而空穴留在叶绿体中，电子扩散至导电基底，经外电路转移至石墨对电极，氧化态的燃料被还原态的电解质还原，氧化态的电解质在对电极接受电子被还原，从而完成电子的整个输送过程。
[0009]本发明的有益效果是:本发明通过碲铋涂抹导电玻璃，放入生菜叶绿素萃取液中浸泡和添加电解质后即可制备得到，其中碲铋纳米晶的涂覆充分发挥了纳米结构材料的特性，提高了电池板的稳定性，解决了传统电池板易受环境影响，工作不稳定的缺陷，同时也弥补了其制备工艺复杂，造价昂贵的不足，具有广泛的应用前景。
【具体实施方式】
[0010]向手套箱中通入氩气进行保护，通气速度为10?15mL/min，直至排尽箱中空气后，将铋粉和碲粉按质量比为2:3加入行星式高能球磨机中，按球料比为10:1加入碳化钨研磨球，设定研磨机主盘转速为300?400r/min，小盘逆向转速为500?700r/min，球磨12?15h，其中每球磨一小时后间隔30min后继续球磨，得到碲祕混合粉末；称取50?100g上述制得的碲铋混合粉末装入带有搅拌器、滴液漏斗和温度计的三口烧瓶中，通过滴液漏斗滴加400?500mL聚乙二醇，启动搅拌器以300?400r/min的转速搅拌20?30min后移入超声分散仪中，以200?300W的功率超声分散1?2h后旋蒸浓缩至原体积的2/3，制得碲铋混合浆料；取一块长为1?1.5m，宽0.5?0.7m的导电玻璃板，将其平放并使导电面朝上，用油漆刷将上述制得的碲铋混合浆料均匀的涂抹在导电面上，常温下晾干后将其移入马弗炉中，以400?500°C的高温煅烧1?2h，自然冷却后再次涂抹一层混合浆料，继续煅烧，如此反复3?5次，使涂膜厚度达到1?3mm，得带有碲铋纳米晶涂覆层的电池板半成品；称取200?300g生菜叶，用刀切碎后放入棕色瓶中，按固液比为1:4加入无水乙醇，移入微波萃取仪中，以300?400W的功率萃取30?40min，过滤去除滤渣，得到萃取液；多次萃取收集萃取液放入直径为2m的圆形玻璃皿中，直至可以将带有碲铋纳米晶涂覆层的电池板半成品浸没，放置在黑暗处浸泡20?24h，取出后自然晾干，在玻璃板的粗糙面用石墨棒均匀涂抹至亮黑色；量取1?2L浓度为0.3mol/L的碘化钾溶液放入圆形玻璃皿中，再加入3?5L无水乙醇，用搅拌棒进行搅拌，边搅拌边加入200?300g碘晶体，混合均匀后，将玻璃板浸入混合液，继续浸泡20?24h后放入烘箱，以105?110°C的温度进行干燥后，即得一种碲铋纳米晶太阳能电池板。
[0011]实例1
向手套箱中通入氩气进行保护，通气速度为10mL/min，直至排尽箱中空气后，将铋粉和碲粉按质量比为2:3加入行星式高能球磨机中，按球料比为10:1加入碳化钨研磨球，设定研磨机主盘转速为300r/min，小盘逆向转速为500r/min，球磨12h，其中每球磨一小时后间隔30min后继续球磨，得到碲铋混合粉末；称取50g上述制得的碲铋混合粉末装入带有搅拌器、滴液漏斗和温度计的三口烧瓶中，通过滴液漏斗滴加400mL聚乙二醇，启动搅拌器以300r/min的转速搅拌20min后移入超声分散仪中，以200W的功率超声分散lh后旋蒸浓缩至原体积的2/3，制得碲铋混合浆料；取一块长为lm，宽0.5m的导电玻璃板，将其平放并使导电面朝上，用油漆刷将上述制得的碲铋混合浆料均匀的涂抹在导电面上，常温下晾干后将其移入马弗炉中，以400°C的高温煅烧lh，自然冷却后再次涂抹一层混合浆料，继续煅烧，如此反复3次，使涂膜厚度达到1mm，得带有碲铋纳米晶涂覆层的电池板半成品；称取200g生菜叶，用刀切碎后放入棕色瓶中，按固液比为1:4加入无水乙醇，移入微波萃取仪中，以300W的功率萃取30min，过滤去除滤渣，得到萃取液；多次萃取收集萃