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及其應用

文檔序號:9647580閱讀:727來源:國知局
及其應用
【技術領域】
[0001]本發明屬于太陽能電池材料技術領域,具體涉及一種分等級結構Zn2Sn04及其應用。
【背景技術】
[0002]染料敏化納米太陽能電池以其成本低廉、工藝簡單、對光強和溫度的變化不敏感、光電轉化效率較高等優勢,極有可能取代娃基太陽能電池而在未來的太陽能電池市場占據一定的位置。從目前研究結果來看,Zn2Sn04 (帶隙為3.6 eV)在紫外光下具有良好的光穩定性以及很強的耐酸性,性能與簡單的二元氧化物ZnO和SnO^全不同;而Zn 2Sn04電子迀移率為10-15 cm2 V 1 s1,遠大于Ti02 (<1 cm2 V 1 s1),是一種較為理想的電極材料。同時,分等級結構的Zn2Sn04更因其較大的比表面積和較強的散射作用成為研究的熱點。但是,一般分等級結構Zn2Sn0d^制備需要較嚴苛的實驗條件或較復雜的合成方法,而以四甲基氫氧化銨為礦化劑和表面活性劑合成分等級結構的多孔Zn2Sn04的方法比較簡單,但至今還未有以四甲基氫氧化銨為礦化劑和表面活性劑制備染料敏化太陽能電池光陽極材料的相關報道。

【發明內容】

[0003]本發明的目的在于提供一種分等級結構Zn2Sn04&其應用,所得分等級結構錫酸鋅具有較大的比表面積,能吸附更多的染料,并具有更好的散射作用,可增加光捕獲效率和電荷收集效率。
[0004]為實現上述目的,本發明采用如下技術方案:
一種分等級結構Zn2Sn04,其制備方法包括以下步驟:
1)將0.75-1.5g五水合四氯化錫溶于15-30mL去離子水中,得到澄清的溶液A ;另將l-3g醋酸鋅溶于15-30mL去離子水中,得到澄清的溶液B ;
2)向溶液A中依次滴加5-15mL質量濃度為25%的四甲基氫氧化銨溶液和預先制備的溶液B,得到乳白色液體;
3 )將步驟2 )所得乳白色液體轉移到反應釜中,200-250 °C下水熱反應l_30h,得到白色沉淀;4)將所得白色沉淀用去離子水離心洗滌2次,再用乙醇離心洗滌1次,然后放入馬弗爐中,以5°C /min的速率升溫至600-800°C,恒溫煅燒5h,得到所述分等級結構Zn2Sn04。
[0005]所述分等級結構Zn2Sn04可用于制備染料敏化太陽能電池中的光陽極。
[0006]本發明的優點在于:錫酸鋅是一種很好的半導體材料,本發明以四甲基氫氧化銨為礦化劑和表面活性劑合成分等級結構錫酸鋅,其合成過程簡單,所得分等級結構錫酸鋅具有較大的比表面積,能吸附更多的染料,并具有更好的散射作用,可增加光捕獲效率和電荷收集效率,適用于作為染料敏化太陽能電池的光陽極材料。
[0007]本發明首次提供了以四甲基氫氧化銨為礦化劑和表面活性劑制備分等級多孔光陽極材料的方法,其制備方法簡單,可降低生產成本,具有較好的經濟效益。
【附圖說明】
[0008]圖1為本發明所制備分等級結構Zn2SnO^掃描電鏡圖。
[0009]圖2為本發明所制備分等級結構Zn2SnO^粉末衍射圖。
[0010]圖3為本發明所制備分等級結構Zn2SnO^光電性能圖。
【具體實施方式】
[0011]為了使本發明所述的內容更加便于理解,下面結合【具體實施方式】對本發明所述的技術方案做進一步的說明,但是本發明不僅限于此。
[0012]實施例1
1)將0.75g五水合四氯化錫溶于15mL去離子水中,得到澄清的溶液A ;另將lg醋酸鋅溶于15mL去離子水中,得到澄清的溶液B ;
2)向溶液A中依次滴加5mL質量濃度為25%的四甲基氫氧化銨溶液和預先制備的溶液B,得到乳白色液體;
3)將步驟2)所得乳白色液體轉移到反應釜中,200°C下水熱反應30h,得到白色沉淀;4)將所得白色沉淀用去離子水離心洗滌2次,再用乙醇離心洗滌1次,然后放入馬弗爐中,以5°C /min的速率升溫至600°C,恒溫煅燒5h,得到所述分等級結構Zn2Sn04。
[0013]實施例2
1)將1.0g五水合四氯化錫溶于20mL去離子水中,得到澄清的溶液A ;另將2g醋酸鋅溶于25mL去離子水中,得到澄清的溶液B ;
2)向溶液A中依次滴加10mL質量濃度為25%的四甲基氫氧化銨溶液和預先制備的溶液B,得到乳白色液體;
3)將步驟2)所得乳白色液體轉移到反應釜中,220°C下水熱反應15h,得到白色沉淀;4)將所得白色沉淀用去離子水離心洗滌2次,再用乙醇離心洗滌1次,然后放入馬弗爐中,以5°C /min的速率升溫至700°C,恒溫煅燒5h,得到所述分等級結構Zn2Sn04。
[0014]實施例3
1)將1.5g五水合四氯化錫溶于30mL去離子水中,得到澄清的溶液A ;另將3g醋酸鋅溶于30mL去離子水中,得到澄清的溶液B ;
2)向溶液A中依次滴加15mL質量濃度為25%的四甲基氫氧化銨溶液和預先制備的溶液B,得到乳白色液體;
3)將步驟2)所得乳白色液體轉移到反應釜中,250°C下水熱反應lh,得到白色沉淀;4)將所得白色沉淀用去離子水離心洗滌2次,再用乙醇離心洗滌1次,然后放入馬弗爐中,以5°C /min的速率升溫至800°C,恒溫煅燒5h,得到所述分等級結構Zn2Sn04。
[0015]圖1為本發明實施例1制得的分等級結構Zn2Sn04的掃描電鏡圖,由圖1可見,本發明分等級結構Zn2Sn04是由片狀插成八面體結構,直徑在1 μπι左右。圖2為所制備分等級結構Zn2Sn04的粉末衍射圖,由圖2可見,其最高峰強對應著(3,1,1)晶面,證明合成的樣品為 Zn2Sn04o
[0016]以所制備的分等級結構Zn2Sn04S光陽極膜,將其浸入0.3-0.5mM N719與
0.3-0.5mM D131混合染料中敏化48小時,然后將其與Pt對電極、聚乙烯隔膜組裝成開放式三明治結構的染料敏化太陽能電池,并在光陽極和對電極之間的空腔中注入含0.6M1,2- 二甲基,3-乙基碘化咪唑(DMPI)、0.05M碘(Ι2)、0.1M碘化鋰(Lil),1M叔丁基吡啶(TBP)的乙腈溶液作為電解液,進行光電性能測試,其結果見圖3。由圖3可見,在lOOmW/cm2的光強、AM1.5的條件下,其電流密度為6.49mA.αιι2,開路電壓為0.70V,填充因子為0.68,
最高光電轉換效率為3.1%。
[0017]以上所述僅為本發明的較佳實施例,凡依本發明申請專利范圍所做的均等變化與修飾,皆應屬本發明的涵蓋范圍。
【主權項】
1.一種分等級結構Zn 2Sn04,其特征在于:其制備方法包括以下步驟: 1)將0.75-1.5g五水合四氯化錫溶于15-30mL去離子水中,得到澄清的溶液A ;另將l-3g醋酸鋅溶于15-30mL去離子水中,得到澄清的溶液B ; 2)向溶液A中依次滴加5-15mL質量濃度為25%的四甲基氫氧化銨溶液和預先制備的溶液B,得到乳白色液體; 3 )將步驟2 )所得乳白色液體轉移到反應釜中,200-250 °C下水熱反應l_30h,得到白色沉淀;4)將所得白色沉淀用去離子水離心洗滌2次,再用乙醇離心洗滌1次,然后放入馬弗爐中,以5°C /min的速率升溫至600-800°C,恒溫煅燒5h,得到所述分等級結構Zn2Sn04。2.一種如權利要求1所述分等級結構Zn2Sn04的應用,其特征在于:用于作為染料敏化太陽能電池的光陽極材料。
【專利摘要】本發明公開了一種分等級結構Zn2SnO4及其應用,其具體是在五水合四氯化錫溶液中依次加入四甲基氫氧化銨溶液和醋酸鋅溶液,經水熱反應后再進行煅燒,得到所述分等級結構Zn2SnO4。所得分等級結構Zn2SnO4具有較大的比表面積,能吸附更多的染料,并具有更好的散射作用,可增加光捕獲效率和電荷收集效率,適用于作為染料敏化太陽能電池的光陽極材料。
【IPC分類】H01G9/042, H01G9/20
【公開號】CN105405656
【申請號】CN201510843919
【發明人】魏明燈, 豆潔, 李亞峰
【申請人】福州大學
【公開日】2016年3月16日
【申請日】2015年11月30日
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