一种光电化学太阳能电池用Cu₃SnS₄/Cu₂SnSe₃复合光阴极及其制备方法

摘要

本发明涉及一种光电化学太阳能电池用Cu₃SnS₄/Cu₂SnSe₃复合光阴极及其制备方法，其制备方法包括如下步骤：（1）采用热溶剂法合成直径范围在200～300纳米的Cu₃SnS₄纳米颗粒和直径范围在250～350纳米的Cu₂SnSe₃纳米颗粒；（2）将Cu₃SnS₄和Cu₂SnSe₃纳米颗粒分别机械搅拌和超声处理，并溶解在去离子水中并通过超声处理形成“墨水”；（3）将黑色“墨水”涂覆在导电基底上，然后在450～550℃下退火0.5～1h得到介孔Cu₃SnS₄/Cu₂SnSe₃复合光阴极。该方法采用有良好耐腐蚀性能的介孔Cu₃SnS₄/Cu₂SnSe₃作为光电化学太阳能电池的光阴极，其比表面积大，催化和导电性能俱佳，生产成本低；采用该方法制备的电池光电转换效率可以与基于传统的Pt对电极的电池相当，适合光电化学太阳能电池的产业化生产。

主权项

一种光电化学太阳能电池用Cu₃SnS₄/Cu₂SnSe₃复合光阴极的制备方法，其特征在于，由以下步骤制备而得：（1）将Cu₂SO₄和SnCl₄溶于去离子水搅拌均匀，加入乙二胺继续搅拌均匀并分成两份；（2）将S粉溶解在联氨中机械搅拌均匀；（3）将步骤（1）制备的含有Cu₂SO₄和SnCl₄的乙二胺溶液和步骤（2）制备的含有S粉的联氨溶液混合，机械搅拌均匀，得到Cu₃SnS₄前驱体溶液；（4）同样将Se粉溶解在另外的联氨中机械搅拌均匀；（5）将上述步棸（4）得到的含有Se粉的联氨溶液和步骤（1）制备的另外一份含有Cu₂SO₄和SnCl₄的乙二胺溶液混合，机械搅拌均匀，得到Cu₂SnSe₃前驱体溶液；（6）将Cu₃SnS₄和Cu₂SnSe₃前驱体溶液分别转移到相应的反应釜进行水热反应；（7）将步骤（6）反应得到的产物用去离子水和无水乙醇清洗，真空干燥后分别得到Cu₃SnS₄和Cu₂SnSe₃纳米颗粒；（8）将Cu₃SnS₄和Cu₂SnSe₃纳米颗粒分别分散在异丙醇中，超声处理，得到Cu₃SnS₄和Cu₂SnSe₃“墨水”；（9）将Cu₃SnS₄“墨水”涂覆在处理过的FTO上，真空干燥处理；将Cu₂SnSe₃“墨水”涂敷在干燥过的Cu₃SnS₄表面，经过真空干燥成为Cu₃SnS₄/Cu₂SnSe₃双层复合光阴极前驱体；（10）将制备好的光阴极前驱体放入管式炉中在氩气气氛保护下退火得到以Cu₃SnS₄/Cu₂SnSe₃为催化剂层的光电化学太阳电池光阴极。