本發(fā)明屬于量子點(diǎn)敏化太陽能對電極的合成技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種量子點(diǎn)敏化太陽能電池石墨烯復(fù)合對電極的制備方法。

背景技術(shù)：

太陽能安全，無污染，儲量豐富受到能源研究者的青睞。量子點(diǎn)的可控帶隙能夠增加對太陽光的吸收，因此，量子點(diǎn)敏化太陽能電池受到人們的關(guān)注。硫化的金屬銅作為量子點(diǎn)敏化太陽能電池的對電極，因其和多硫電電解液相匹配的氧化還原電對，能夠得到較為優(yōu)越的光學(xué)性能。然而，金屬片上沉積的硫化銅易發(fā)生脫落，同時(shí)遷移到光陽極，導(dǎo)致電池穩(wěn)定性較差。因此，需尋找阻止對電極向光陽極遷移的材料，提高電池的穩(wěn)定性。石墨烯是由單層的碳原子組成的二維納米材料，在電學(xué)、光學(xué)、化學(xué)、機(jī)械及催化方面擁有良好的性質(zhì)，而在有效調(diào)控石墨烯的這些理化性質(zhì)的基礎(chǔ)上，整合二維（2D）石墨烯形成三維（3D）的石墨烯構(gòu)建的功能器件在儲能、環(huán)境、傳感及生物分析領(lǐng)域都表現(xiàn)出優(yōu)良的特性。目前三維石墨烯的制備方法主要為溶液自組裝法、界面自組裝法和模板介導(dǎo)合成法等。原材料的不同及制備方法的差異，可以有效的調(diào)控3D石墨烯的柔韌性、多孔性、活性面積、電子傳遞速度及傳質(zhì)等性能。公開號為CN104701019A的專利公開了用于量子點(diǎn)敏化太陽能電池復(fù)合對電極的制備方法，該方法通過電泳法沉積一層多壁碳納米管用于量子點(diǎn)敏化太陽能電池的復(fù)合對電極，得到的對電極能夠提高量子點(diǎn)敏化太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率和穩(wěn)定性。公開號為CN102097218A的專利公開了一種量子點(diǎn)敏化太陽能電池，通過調(diào)節(jié)對電極和電解液，制備出能夠大面積生產(chǎn)，提高量子點(diǎn)敏化太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率的對電極。公開號為CN102176382A的專利公開了石墨烯-量子點(diǎn)復(fù)合薄膜的制備方法及構(gòu)建的太陽能電池，該方法通過將石墨烯-量子點(diǎn)復(fù)合粉體的懸浮液在濾膜上抽濾成膜,隨后用有機(jī)溶劑溶解掉濾膜并將薄膜轉(zhuǎn)移到導(dǎo)電基底上，制備出可以控制量子點(diǎn)與石墨烯的比例以及薄膜的厚度，同時(shí)對于導(dǎo)電基底的要求大大降低。目前制備的量子點(diǎn)敏化太陽能電池對電極，由于易脫落，反應(yīng)過程中對電極物質(zhì)會遷移到光陽極，從而大大降低電池的穩(wěn)定性。因此，提高量子點(diǎn)敏化太陽能電池的穩(wěn)定性是目前需要解決的問題之一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供了一種量子點(diǎn)敏化太陽能電池石墨烯復(fù)合對電極的制備方法，該方法制得的石墨烯復(fù)合對電極能夠有效減少對電極金屬硫化物的脫落，同時(shí)可緩解脫落的硫化物向光陽極遷移的問題，生長的三維石墨烯結(jié)構(gòu)有利于電解液的滲透，減少電解液的揮發(fā)，同時(shí)能夠避免對電極和光陽極的接觸，避免發(fā)生短路，與單純金屬硫化后的對電極相比，量子點(diǎn)敏化太陽能電池穩(wěn)定性得到明顯提升。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案，一種量子點(diǎn)敏化太陽能電池石墨烯復(fù)合對電極的制備方法，其特征在于具體步驟為：

（1）在容器中加入25mL去離子水，然后在攪拌的條件下加入12g九水硫化鈉和1.6g升華硫，避光條件下攪拌12-24h得到多硫電解液；

（2）在容器中配制20mL質(zhì)量濃度為0.1-2mg/mL的氧化石墨烯溶液，超聲1h后將氧化石墨烯溶液置于水熱反應(yīng)釜中；

（3）用砂紙將銅片打磨光亮后置于質(zhì)量濃度為35%-37%的鹽酸溶液中，于70℃水浴17-20min，取出銅片用去離子水清洗干凈備用；

（4）將處理過的銅片置于水熱反應(yīng)釜中于90-120℃水熱反應(yīng)5-12h，在銅片上生長出有三維結(jié)構(gòu)的石墨烯，將制得的石墨烯復(fù)合銅片冷凍干燥，保持銅片上石墨烯的三維結(jié)構(gòu)；

（5）將冷凍干燥后的石墨烯復(fù)合銅片置于多硫電解液中硫化10min，最終制得量子點(diǎn)敏化太陽能電池石墨烯復(fù)合對電極。

進(jìn)一步限定，銅片上生長的三維石墨烯保持疏松的多孔結(jié)構(gòu)，能夠與銅片緊密連接。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果：通過調(diào)節(jié)氧化石墨烯的濃度控制石墨烯在銅片上的生長厚度，水熱反應(yīng)溫度和時(shí)間能夠調(diào)節(jié)銅片上三維石墨烯的孔徑和形貌。本發(fā)明制備方法簡單，重復(fù)率高，所制得的石墨烯能夠均勻緊密地生長在金屬片上，用于量子點(diǎn)敏化太陽能電池能夠有效提高電池的穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例1制得的石墨烯生長于銅片上的SEM圖，圖片放大倍數(shù)3000倍；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例1制得的石墨烯的SEM圖，圖片放大倍數(shù)8000倍；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例2制得的石墨烯的XRD圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例1制得的石墨烯生長于銅片用于量子點(diǎn)敏化太陽能電池測得的電流-時(shí)間圖。

具體實(shí)施方式

以下通過實(shí)施例對本發(fā)明的上述內(nèi)容做進(jìn)一步詳細(xì)說明，但不應(yīng)該將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)施例，凡基于本發(fā)明上述內(nèi)容實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。

實(shí)施例1

配置多硫電解液：在50mL燒杯中加入25mL去離子水，在磁力攪拌器上攪拌的條件下加入12g九水硫化鈉和1.6g升華硫，避光條件下攪拌12h。配制氧化石墨烯溶液：在50mL的燒杯中配制20mL質(zhì)量濃度為0.1mg/mL的氧化石墨烯溶液，超聲1h。將超聲過的氧化石墨烯溶液加入到25mL水熱反應(yīng)釜中。用砂紙將銅片打磨光亮，將銅片置于質(zhì)量濃度為35%的鹽酸溶液中于70℃水浴17min，取出銅片，用去離子水清洗干凈。將銅片置于水熱反應(yīng)釜中于90℃水熱反應(yīng)5h，在銅片上生長出有三維結(jié)構(gòu)的石墨烯，將制得的石墨烯復(fù)合銅片冷凍干燥，保持銅片上石墨烯的三維結(jié)構(gòu)。將冷凍干燥后的石墨烯復(fù)合銅片置于多硫電解液中硫化10min，最終制得量子點(diǎn)敏化太陽能電池石墨烯復(fù)合對電極。將制得的石墨烯復(fù)合對電極用于量子點(diǎn)敏化太陽能電池，在太陽光照射下，對組裝的太陽能電池進(jìn)行電性能測試，多次循環(huán)后，開路電壓、短路電流和填充因子均未發(fā)生明顯變化。

實(shí)施例2

配置多硫電解液：在50mL燒杯中加入25mL去離子水，在磁力攪拌器上攪拌的條件下加入12g九水硫化鈉和1.6g升華硫，避光條件下攪拌24h。配制氧化石墨烯溶液：在50mL的燒杯中配制20mL質(zhì)量濃度為2mg/mL的氧化石墨烯溶液，超聲1h。將超聲過的氧化石墨烯溶液加入到25mL水熱反應(yīng)釜中。用砂紙將銅片打磨光亮，將銅片置于質(zhì)量濃度為37%的鹽酸溶液中于70℃水浴20min，取出銅片，用去離子水清洗干凈。將銅片置于水熱反應(yīng)釜中于120℃水熱反應(yīng)12h，在銅片上生長出有三維結(jié)構(gòu)的石墨烯，將制得的石墨烯復(fù)合銅片冷凍干燥，保持銅片上石墨烯的三維結(jié)構(gòu)。將冷凍干燥后的石墨烯復(fù)合銅片置于多硫電解液中硫化10min，最終制得量子點(diǎn)敏化太陽能電池石墨烯復(fù)合對電極。將制得的石墨烯復(fù)合的銅片對電極用于量子點(diǎn)敏化太陽能電池，在太陽光照射下，對組裝的太陽能電池進(jìn)行電性能測試，多次循環(huán)之后，開路電壓、短路電流和填充因子均未發(fā)生明顯變化。

以上實(shí)施例描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征及優(yōu)點(diǎn)，本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明原理的范圍下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)均落入本發(fā)明保護(hù)的范圍內(nèi)。