CN105070508B - 一种利用蛋壳膜制备的染料敏化太阳能电池对电极材料及方法 - Google Patents
一种利用蛋壳膜制备的染料敏化太阳能电池对电极材料及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105070508B CN105070508B CN201510545518.8A CN201510545518A CN105070508B CN 105070508 B CN105070508 B CN 105070508B CN 201510545518 A CN201510545518 A CN 201510545518A CN 105070508 B CN105070508 B CN 105070508B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- copper
- indium
- electrode material
- eggshell
- sulfur
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 210000003278 egg shell Anatomy 0.000 title claims abstract description 34
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 title claims abstract description 33
- 102000002322 Egg Proteins Human genes 0.000 title claims abstract description 29
- 108010000912 Egg Proteins Proteins 0.000 title claims abstract description 29
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 11
- LCUOIYYHNRBAFS-UHFFFAOYSA-N copper;sulfanylideneindium Chemical compound [Cu].[In]=S LCUOIYYHNRBAFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 54
- 229940012466 egg shell membrane Drugs 0.000 claims abstract description 30
- 239000002159 nanocrystal Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 19
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 claims abstract description 7
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims abstract description 5
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 5
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 17
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 17
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 239000001856 Ethyl cellulose Substances 0.000 claims description 12
- ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N Ethyl cellulose Chemical compound CCOCC1OC(OC)C(OCC)C(OCC)C1OC1C(O)C(O)C(OC)C(CO)O1 ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 claims description 12
- 229920001249 ethyl cellulose Polymers 0.000 claims description 12
- 235000019325 ethyl cellulose Nutrition 0.000 claims description 12
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 8
- DLFVBJFMPXGRIB-UHFFFAOYSA-N thioacetamide Natural products CC(N)=O DLFVBJFMPXGRIB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 claims description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 6
- ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L copper(II) sulfate Chemical compound [Cu+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 6
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 6
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 6
- 125000004434 sulfur atom Chemical group 0.000 claims description 5
- YUKQRDCYNOVPGJ-UHFFFAOYSA-N thioacetamide Chemical compound CC(N)=S YUKQRDCYNOVPGJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000000975 dye Substances 0.000 claims description 4
- BWFPGXWASODCHM-UHFFFAOYSA-N copper monosulfide Chemical compound [Cu]=S BWFPGXWASODCHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 241000272525 Anas platyrhynchos Species 0.000 claims 1
- 241000272814 Anser sp. Species 0.000 claims 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910000928 Yellow copper Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 claims 1
- GKCNVZWZCYIBPR-UHFFFAOYSA-N sulfanylideneindium Chemical compound [In]=S GKCNVZWZCYIBPR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 abstract description 21
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 abstract description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 6
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 abstract description 5
- 230000035515 penetration Effects 0.000 abstract description 4
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 238000010306 acid treatment Methods 0.000 abstract 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 abstract 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 abstract 1
- 235000013601 eggs Nutrition 0.000 description 12
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 229910000365 copper sulfate Inorganic materials 0.000 description 5
- PSCMQHVBLHHWTO-UHFFFAOYSA-K indium(iii) chloride Chemical compound Cl[In](Cl)Cl PSCMQHVBLHHWTO-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 5
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 241000894007 species Species 0.000 description 5
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 241000282414 Homo sapiens Species 0.000 description 2
- DVRDHUBQLOKMHZ-UHFFFAOYSA-N chalcopyrite Chemical group [S-2].[S-2].[Fe+2].[Cu+2] DVRDHUBQLOKMHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010411 electrocatalyst Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001198 high resolution scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 244000144977 poultry Species 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 150000004763 sulfides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/542—Dye sensitized solar cells
Landscapes
- Hybrid Cells (AREA)
- Primary Cells (AREA)
Abstract
本发明涉及一种利用蛋壳膜制备染料敏化太阳能电池对电极材料的制备方法。利用生活中常见的垃圾——蛋壳膜作为原料，通过酸处理，液相浸渍和碳化的方法制备了负载铜硫铟纳米晶的三维多孔的亚微米碳纤维网络材料，应用于染料敏化太阳能电池的对电极。具体的制备方法为：从新鲜的蛋壳中剥下蛋壳内膜，利用稀盐酸处理，经洗涤干燥后，置于含有铜硫铟前躯体的溶液中，得到了负载铜硫铟纳米晶的碳化的蛋壳膜。本发明利用蛋壳膜制备的染料敏化太阳能电池对电极材料，具有三维多孔的网络结构，亚微米的纤维尺度，负载的铜硫铟纳米粒子具有极大的比表面积，有利于电解液的渗透和电子的传输，为电解对的氧化还原反应提供了更多的催化活性位点。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池领域，涉及一种负载铜硫铟纳米晶的三维多孔的亚微米碳纤维网络电极材料及其制备方法。具体涉及一种可应用于染料敏化太阳能电池对电极的制备方法。
背景技术
随着世界经济的不断发展, 人类社会对能源的需求越来越多,而石油、煤等不可再生的化石能源的地质储量逐渐消耗殆尽,由此带来的温室效应日渐显现。开发新能源成为人类的可持续发展所要解决的重要问题。在各种可再生能源中，太阳能，如具有清洁，使用安全，资源丰富，利用成本低且不受地理条件限制等优点而备受青睐。染料敏化太阳能电池自1991年首次问世以来，其因低成本、相对较高的光电转换效率、简单的制造工艺等优点吸引了人们广泛的关注和研究兴趣。
染料敏化太阳能电池的主要结构包括光阳极、染料分子、电解质、对电极等部分。对电极是染料敏化太阳能电池的关键组成部分之一。染料敏化太阳能电池的工作过程是一个不断发生光电化学反应的过程。其化学反应主要发生在两个区域:一是在光阳极与电解液的表面,此处电解液中的还原物种将电子交给失去了电子的染料分子使其变成可再激发的中性染料分子,而对应的还原物种将转变成氧化物种;另一个是发生在对电极与电解液的接触界面,此处对电极的电子转移给电解液中的氧化物种使其转变为还原物种。电化学反应速率与电催化剂密切相关,所以对电极上的电催化剂对电池效率的提高起着关键作用。一般来说，对电极材料需要具备以下几个条件：①良好的稳定性，不与电解质中的物质发生反应； ② 良好的导电性；③对电解质具有较好的催化能力。目前染料敏化太阳能电池对电极最常用的催化剂为铂,其它常用的非祐催化材料有碳素材料、导电聚合物和过渡金属的碳化物、硫化物及氮化物等。尽管Pt电极的优点很多，性能很优异，但是铂电极的价格过于昂贵，几乎占到了整个电池成本的60 %。而对于一维无机纳米半导体材料，由于电子通过无序的纳米颗粒进行传导时容易在界面和空间被俘获而损失，进而导致电子的收集和转换效率降低。因此发展新型廉价高效的对电极材料成为了研究、发展染料敏化太阳能电池的热点话题。
中国是世界第一禽蛋生产和消费大国，按蛋壳占鲜蛋质量的 11 %，蛋壳膜占蛋壳质量的5 % 计算，我国每年产生蛋壳约为 400万 吨，产生的蛋壳膜约为20 万吨，这些丢弃的蛋壳中的残留及蛋壳膜是资源上的极度浪费。研究表明，蛋壳膜具有天然多孔的三维亚微米纤维网络结构。经过碳化后呈三维多孔碳薄膜，包含交织相连的碳纤维，具有较大的比表面积，良好的导电性和稳定性，有利于电解液的渗透和电子的传输，是作为染料敏化太阳能电池对电极的理想材料。
发明内容
本发明的目的是为染料敏化太阳能电池提供一种负载铜硫铟纳米晶的三维多孔的亚微米碳纤维对电极材料。该材料具有三维多孔的结构和极大的比表面积，有利于电解液的渗透和电子的传输。所负载的铜硫铟纳米晶能够为电解对的氧化还原反应提供更多的催化活性位点。
实现本发明目的的技术方案是：一种利用蛋壳膜制备的染料敏化太阳能电池的对电极材料，由碳化的蛋壳膜和铜硫铟纳米晶组成，碳和铜硫铟的质量比为1：0.1-1.0。这种对电极材料具有相互连通的微孔结构，孔隙率为40%—80%，纤维的直径为1.5微米—3微米，所述的铜硫铟纳米晶的尺寸为20纳米—50纳米，其晶体为黄铜矿结构。
利用蛋壳膜制备染料敏化太阳能电池对电极材料的方法，采用如下步骤：
（1）取新鲜的蛋壳，将壳内白色蛋膜剥下，用去离子水洗涤干燥后置于0.5 mol/L—1.5 mol/L的盐酸中浸泡5小时—20小时。然后用去离子水漂洗3次，置于干燥箱中60℃—90℃烘干；
（2）按照溶液中Cu∶ In∶ S 原子的摩尔比为 1∶0.5-2∶2-4 的原则，在无水乙醇中加入硫酸铜（CuSO4），氯化铟（InCl3）和硫代乙酰胺（C2H5NS），室温下搅拌5—15h，得到铜硫铟的前驱液；
（3）将步骤（1）所得蛋壳膜置于步骤（2）中所得CuInS2前驱液，室温浸渍10—20h，然后用去离子水漂洗3次，50℃—90℃干燥10h；
（4） 将步骤（3）所得吸附有铜硫铟前驱液的鸡蛋膜置于真空烧结炉中，氩气氛围下500℃—900℃碳化1h—10h（升温速率：2 ℃/min—10 ℃/min）。得到负载铜硫铟纳米晶的碳化蛋壳膜，碳和铜硫铟的质量比为1：0.1-1.0，纤维的直径为1.5微米—3微米，所述的铜硫铟纳米晶的尺寸为20纳米—50纳米；
（5）将步骤（4）所得负载铜硫铟的碳化蛋壳膜，利用含有炭黑的乙基纤维素溶液粘结到导电玻璃基底，得到可用于染料敏化太阳能电池的对电极材料。所述的乙基纤维素溶液的浓度为2%—15%，炭黑的含量为5%—20%。
与现有的染料敏化太阳能电池的对电极材料及其制备方法相比，本发明具有以下优点：
（1）利用蛋壳膜为原料，制备出具有良好的循环稳定性和较高光电转换效率的染料敏化太（2）整个制作过程简便易操作，工艺简单，对环境友好。
附图说明
图1为本发明制备的负载铜硫铟的碳化蛋壳膜的场发射图片。
具体实施方式
下面结合实例对本发明进一步描述。
一种利用蛋壳膜制备的染料敏化太阳能电池的对电极材料，由碳化的蛋壳膜和铜硫铟纳米晶组成，碳和铜硫铟的质量比为1：0.1-1.0。这种对电极材料具有相互连通的微孔结构，孔隙率为40%—80%，纤维的直径为1.5微米—3微米，所述的铜硫铟纳米晶的尺寸为20纳米—50纳米，其晶体为黄铜矿结构。
实施例1
利用蛋壳膜制备染料敏化太阳能电池对电极材料的方法，采用如下步骤：
（1）取新鲜的蛋壳，将壳内白色蛋膜剥下，用去离子水洗涤干燥后置于0.6 mol/L的盐酸中浸泡5小时。然后用去离子水漂洗3次，置于干燥箱中60℃烘干；
（2）按照溶液中Cu∶ In∶ S 原子的摩尔比为 1∶0.5∶2 的原则，在无水乙醇中加入硫酸铜（CuSO4），氯化铟（InCl3）和硫代乙酰胺（C2H5NS），室温下搅拌5，得到铜硫铟的前驱液；
（3）将步骤（1）所得蛋壳膜置于步骤（2）中所得CuInS2前驱液，室温浸渍10h，然后用去离子水漂洗3次，50℃干燥10h；
（4） 将步骤（3）所得吸附有铜硫铟前驱液的鸡蛋膜置于真空烧结炉中，氩气氛围下500℃碳化1h（升温速率：4 ℃/min）。得到负载铜硫铟纳米晶的碳化蛋壳膜，碳和铜硫铟的质量比为1：0.2，纤维的平均直径为1.5微米，所述的铜硫铟纳米晶的尺寸为20纳米；
（5）将步骤（4）所得负载铜硫铟的碳化蛋壳膜，利用含有炭黑的乙基纤维素溶液粘结到导电玻璃基底，得到可用于染料敏化太阳能电池的对电极材料。所述的乙基纤维素溶液的浓度为2%，炭黑的含量为5%；
表1显示了基于负载铜硫铟的碳化蛋壳膜作对电极材料的染料敏化太阳能电池的光伏参数，其表面形态结构的高分辨率SEM照片如图1（图中放大倍数为5万倍）所示，由图1可以看出，碳化的蛋壳膜纤维上均匀地负载着铜硫铟纳米颗粒，晶体尺寸为20纳米—50纳米。
实施例2
利用蛋壳膜制备染料敏化太阳能电池对电极材料的方法，采用如下步骤：
（1）取新鲜的蛋壳，将壳内白色蛋膜剥下，用去离子水洗涤干燥后置于0.7 mol/L的盐酸中浸泡7小时。然后用去离子水漂洗3次，置于干燥箱中70℃烘干；
（2）按照溶液中Cu∶ In∶ S 原子的摩尔比为 1∶1∶3 的原则，在无水乙醇中加入硫酸铜（CuSO4），氯化铟（InCl3）和硫代乙酰胺（C2H5NS），室温下搅拌6h，得到铜硫铟的前驱液；
（3）将步骤（1）所得蛋壳膜置于步骤（2）中所得CuInS2前驱液，室温浸渍12h，然后用去离子水漂洗3次，60℃干燥10h；
（4） 将步骤（3）所得吸附有铜硫铟前驱液的鸡蛋膜置于真空烧结炉中，氩气氛围下550℃碳化3h（升温速率：5 ℃/min）。得到负载铜硫铟纳米晶的碳化蛋壳膜，碳和铜硫铟的质量比为1：0.3，纤维的平均直径为1.8微米，所述的铜硫铟纳米晶的尺寸为25纳米；
（5）将步骤（4）所得负载铜硫铟的碳化蛋壳膜，利用含有炭黑的乙基纤维素溶液粘结到导电玻璃基底，得到可用于染料敏化太阳能电池的对电极材料。所述的乙基纤维素溶液的浓度为7%，炭黑的含量为9%。基于该复合材料作对电极的染料敏化太阳能电池的光伏参数如表1所示。
实施例3
利用蛋壳膜制备染料敏化太阳能电池对电极材料的方法，采用如下步骤：
（1）取新鲜的蛋壳，将壳内白色蛋膜剥下，用去离子水洗涤干燥后置于1.0 mol/L的盐酸中浸泡15小时。然后用去离子水漂洗3次，置于干燥箱中80℃烘干；
（2）按照溶液中Cu∶ In∶ S 原子的摩尔比为 1∶1.5∶3 的原则，在无水乙醇中加入硫酸铜（CuSO4），氯化铟（InCl3）和硫代乙酰胺（C2H5NS），室温下搅拌12h，得到铜硫铟的前驱液；
（3）将步骤（1）所得蛋壳膜置于步骤（2）中所得CuInS2前驱液，室温浸渍16h，然后用去离子水漂洗3次，80℃干燥10h；
（4） 将步骤（3）所得吸附有铜硫铟前驱液的鸡蛋膜置于真空烧结炉中，氩气氛围下700℃碳化5h（升温速率：8 ℃/min）。得到负载铜硫铟纳米晶的碳化蛋壳膜，碳和铜硫铟的质量比为1：0.7，纤维的直径为2微米，所述的铜硫铟纳米晶的尺寸为40纳米；
（5）将步骤（4）所得负载铜硫铟的碳化蛋壳膜，利用含有炭黑的乙基纤维素溶液粘结到导电玻璃基底，得到可用于染料敏化太阳能电池的对电极材料。所述的乙基纤维素溶液的浓度为10%，炭黑的含量为15%。基于该复合材料作对电极的染料敏化太阳能电池的光伏参数如表1所示。
实施例4
利用蛋壳膜制备染料敏化太阳能电池对电极材料的方法，采用如下步骤：
（1）取新鲜的蛋壳，将壳内白色蛋膜剥下，用去离子水洗涤干燥后置于1.5 mol/L的盐酸中浸泡20小时。然后用去离子水漂洗3次，置于干燥箱中90℃烘干；
（2）按照溶液中Cu∶ In∶ S 原子的摩尔比为 1∶2∶4 的原则，在无水乙醇中加入硫酸铜（CuSO4），氯化铟（InCl3）和硫代乙酰胺（C2H5NS），室温下搅拌15h，得到铜硫铟的前驱液；
（3）将步骤（1）所得蛋壳膜置于步骤（2）中所得CuInS2前驱液，室温浸渍20h，然后用去离子水漂洗3次， 90℃干燥10h；
（4）将步骤（3）所得吸附有铜硫铟前驱液的鸡蛋膜置于真空烧结炉中，氩气氛围下900℃碳化5h（升温速率：5 ℃/min）。得到负载铜硫铟纳米晶的碳化蛋壳膜，碳和铜硫铟的质量比为1：1，纤维的直径为3微米，所述的铜硫铟纳米晶的尺寸为50纳米；
（5）将步骤（4）所得负载铜硫铟的碳化蛋壳膜，利用含有炭黑的乙基纤维素溶液粘结到导电玻璃基底，得到可用于染料敏化太阳能电池的对电极材料。所述的乙基纤维素溶液的浓度为15%，炭黑的含量为20%。基于该复合材料作对电极的染料敏化太阳能电池的光伏参数如表1所示。
表1 复合材料作对电极的染料敏化太阳能电池的光伏参数
因此，本发明得到的负载铜硫铟的碳化蛋壳膜作染料敏化太阳能电池的对电极材料，呈三维立体交叉网络多孔结构，具有极大的比表面积，提高了电解液和对电极之间的接触面积，该材料具有三维多孔的结构和极大的比表面积，有利于电解液的渗透和电子的传输。所负载的铜硫铟纳米晶能够为电解对的氧化还原反应提供更多的催化活性位点。基于负载铜硫铟的碳化蛋壳膜作对电极的染料敏化太阳能电池达到了较为理想的光电性能，可以作为染料敏化太阳能电池有效的对电极材料。
Claims (4)
1.一种利用蛋壳膜制备的染料敏化太阳能电池对电极材料，其特征在于：所述染料敏化太阳能电池对电极材料由铜硫铟纳米粒子和碳化的蛋壳膜组成，碳和铜硫铟的质量比为1：0.1-1.0，所述的利用蛋壳膜制备的染料敏化太阳能电池对电极材料的制备方法，按以下步骤进行：
（1）取新鲜的蛋壳，将壳内白色蛋膜剥下，用去离子水洗涤干燥后置于0.5-1.5 mol/L的盐酸中浸泡5-20小时，然后用去离子水漂洗3次，置于干燥箱中60-90℃烘干；
（2）按照溶液中Cu∶ In∶ S 原子的摩尔比为 1∶0.5-2∶2-4 的原则，在无水乙醇中加入硫酸铜，氯化铟和硫代乙酰胺，室温下搅拌5-15h，得到铜硫铟的前驱液；
（3）将步骤（1）所得蛋壳膜置于步骤（2）中所得铜硫铟的前驱液，室温浸渍10-20h，然后用去离子水漂洗3次，50-90℃干燥10h；
（4）将步骤（3）所得吸附有铜硫铟前驱液的蛋壳膜置于真空烧结炉中，氩气氛围下500-900℃碳化1-10h，升温速率：2 -10 ℃/min，得到负载铜硫铟纳米晶的碳化蛋壳膜，碳和铜硫铟的质量比为1：0.1-1.0，纤维的直径为1.5-3微米，所述的铜硫铟纳米晶的尺寸为20-50纳米；
（5）将步骤（4）所得负载铜硫铟的碳化蛋壳膜，利用含有炭黑的乙基纤维素溶液粘结到导电玻璃基底，得到可用于染料敏化太阳能电池的对电极材料，所述的乙基纤维素溶液的浓度为2-15%，炭黑的含量为5-20%。
2.根据权利要求1所述的利用蛋壳膜制备的染料敏化太阳能电池对电极材料，其特征在于：所述染料敏化太阳能电池对电极材料具有三维多孔的相互连通的碳纤维网络，纤维的直径为1.5-3微米，孔隙率为40-80%。
3.根据权利要求1所述的利用蛋壳膜制备的染料敏化太阳能电池对电极材料，其特征在于：所述蛋壳膜为鸡蛋壳、鸭蛋壳膜、鹅蛋壳的膜。
4.根据权利要求1所述的利用蛋壳膜制备的染料敏化太阳能电池对电极材料，其特征在于：所述铜硫铟纳米粒子为黄铜矿结构，其晶体尺寸为20-50纳米。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510545518.8A CN105070508B (zh) | 2015-08-31 | 2015-08-31 | 一种利用蛋壳膜制备的染料敏化太阳能电池对电极材料及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510545518.8A CN105070508B (zh) | 2015-08-31 | 2015-08-31 | 一种利用蛋壳膜制备的染料敏化太阳能电池对电极材料及方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105070508A CN105070508A (zh) | 2015-11-18 |
| CN105070508B true CN105070508B (zh) | 2017-12-29 |
Family
ID=54499853
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510545518.8A Expired - Fee Related CN105070508B (zh) | 2015-08-31 | 2015-08-31 | 一种利用蛋壳膜制备的染料敏化太阳能电池对电极材料及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105070508B (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107799322B (zh) * | 2016-09-06 | 2019-11-05 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 三维结构硫铜化合物/碳纤维复合材料、其制法及应用 |
| EP3473752A1 (en) | 2017-10-23 | 2019-04-24 | Fundación Imdea Materiales | Carbon nanotube-based membrane for solar cells |
| CN108660545A (zh) * | 2018-05-17 | 2018-10-16 | 中山大学 | 一种自支撑碳纤维网络的合成方法 |
| CN109809466B (zh) * | 2019-03-27 | 2021-06-29 | 泉州师范学院 | 一种基于鸡蛋壳模板的硫化铜纳米材料的制备方法及应用 |
| CN110695370B (zh) * | 2019-10-16 | 2022-12-13 | 泉州师范学院 | 一种铜基纳米复合材料及其制备方法和应用 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103560009A (zh) * | 2013-09-24 | 2014-02-05 | 石家庄铁道大学 | 多级孔TiO2/量子点/染料叠层薄膜太阳能电池光阳极及其制备方法 |
-
2015
- 2015-08-31 CN CN201510545518.8A patent/CN105070508B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103560009A (zh) * | 2013-09-24 | 2014-02-05 | 石家庄铁道大学 | 多级孔TiO2/量子点/染料叠层薄膜太阳能电池光阳极及其制备方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| Carbonized Eggshell Membranes as a Natural and Abundant Counter Electrode for Efficient Dye-Sensitized Solar Cells;Chih-Liang Wang等;《Adv. Energy Mater.》;20141201;第5卷(第6期);第1-4页 * |
| Controlled synthesis of CuInS2/reduced graphene oxide nanocomposites for efficient dye-sensitized solar cells;Lei Zhou等;《Journal of Power Sources》;20141225;第272卷;第639-646页 * |
| One-Pot Controlled Synthesis of Spongelike CuInS2 Microspheres for Efficient Counter Electrode with Graphene Assistance in Dye-Sensitized Solar Cells;Mingyang Liu等;《ACS Appl.Mater.Interfaces》;20140130;第6卷(第4期);第2604-2610页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105070508A (zh) | 2015-11-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Li et al. | Light‐assisted metal–air batteries: progress, challenges, and perspectives | |
| CN102347143B (zh) | 一种石墨烯复合多孔对电极、制备方法及其应用 | |
| CN104362412B (zh) | 一种ZnO/g-C3N4纳米复合材料及其制备方法 | |
| CN105070508B (zh) | 一种利用蛋壳膜制备的染料敏化太阳能电池对电极材料及方法 | |
| CN203377110U (zh) | 一种染料敏化太阳能电池复合结构对电极 | |
| Qu et al. | One‐dimensional TiO2 nanostructures as photoanodes for dye‐sensitized solar cells | |
| CN101894674B (zh) | 一种染料敏化太阳能电池复合光阳极及其制备方法 | |
| CN106206043B (zh) | 一种FeS2纳米棒/石墨烯对电极材料及其制备方法与应用 | |
| Chen et al. | High-performance and low-cost dye-sensitized solar cells based on kesterite Cu2ZnSnS4 nanoplate arrays on a flexible carbon cloth cathode | |
| CN107230552A (zh) | 一种基于纳米纤维素晶须MoS2/石墨烯复合对电极材料及其制备方法和应用 | |
| CN105140037B (zh) | 一种掺杂铜硫铟纳米晶的多孔碳纳米纤维染料敏化太阳能电池对电极材料的制备方法 | |
| CN102592842B (zh) | 染料敏化太阳能电池中碳对电极的制备方法 | |
| Gao et al. | In situ synthesis of cobalt triphosphate on carbon paper for efficient electrocatalyst in dye-sensitized solar cell | |
| CN103390507A (zh) | 一种石墨烯/铂纳米粒子复合纤维电极材料及其制备方法 | |
| CN112958116A (zh) | 一种Bi2O2.33-CdS复合光催化剂及其制备工艺 | |
| CN106876144A (zh) | 一种利用蛋壳膜制备的染料敏化太阳能电池对电极材料及方法 | |
| CN104979098A (zh) | 染料敏化太阳能电池的对电极及其制备方法和应用 | |
| CN106835183A (zh) | 一种WSe2基复合纳米片光电极的制备方法 | |
| CN107871614A (zh) | 一种利用蛋壳膜制备的染料敏化太阳能电池对电极材料及方法 | |
| CN103021663B (zh) | 碳纳米管薄膜太阳能电池对电极材料的制备方法 | |
| CN115323429B (zh) | 一种量子点敏化复合光阳极的制备方法、量子点敏化复合光阳极及应用 | |
| CN113774418B (zh) | 一种三维导电骨架的制备及其在氧化铁光阳极中的应用 | |
| CN113838673B (zh) | 一种染料敏化太阳能电池用过渡金属磷化物/氮掺杂碳纳米管复合对电极材料及其制备方法 | |
| CN109402661A (zh) | MIL-100(Fe)/TiO2复合光电极的制备方法及其应用 | |
| Ling et al. | Sodium lignosulfonate-derived ONS-doped hierarchical porous carbon for high-performance DSSC counter electrodes |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20171229 Termination date: 20210831 |