[發明專利]染料敏化太陽能電池的ZnO電極及其制備方法

有效

• 申請號: 200710177245.1
• 申請日: 2007-11-13
• 公開（公告）號: CN101162739A
• 公開（公告）日: 2008-04-16
• 發明（設計）人: 林紅;林春富;莊東填;李建保
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01L31/0224
• 分類號: H01L31/0224;H01L31/18;H01L51/46;H01L51/48;H01L21/28;H01G9/042;H01G9/20;H01M14/00;H01M4/02;H01M4/04
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司
• 代理人: 李光松

1.一種用于染料敏化太陽能電池的ZnO電極，其特征在于：所述用于染料敏化太陽能電池的ZnO電極為在基底上涂覆一層ZnO納米帶陣列的ZnO膜；或先在工作電極基底上涂覆一層氧化物進行前處理后再涂覆一層ZnO納米帶陣列的ZnO膜；或在經過前處理的ZnO納米帶陣列的ZnO電極基礎上再進行后處理涂覆一層氧化物的復合膜層的染料敏化太陽能電池的ZnO電極。

2.一種用于染料敏化太陽能電池的ZnO電極的制備方法，其特征在于，具體制備工藝包括：

1)直接在工作電極基底上制備：采用含有工作電極、對電極和參比電極的三電極系統，工作電極和對電極相距為2-6mm，以非離子型表面活性劑和硝酸鋅溶液按重量比3∶2～4∶1的比例，在混合溫度為50-80℃下混合成電鍍液，在-0.9～-1.1V的電鍍電壓下沉積出厚度為4-50nm納米帶ZnO膜，然后在煅燒溫度為300-600℃下煅燒0.5～2h時間，即得到具有ZnO納米帶陣列的適合用作染料敏化太陽能電池光陽極的ZnO電極；

2)經過前處理后再涂覆的制備工藝，即在上述工作電極基底上先涂覆一層氧化物后，再按上述1)的方法制備晶化的ZnO納米帶陣列的ZnO電極；

3)在上述1)或2)制備晶化的ZnO納米帶陣列的ZnO電極上再涂覆氧化物進行后處理，而制備得到具有ZnO納米帶陣列的適合用作染料敏化太陽能電池光陽極的ZnO電極，會使在染料敏化太陽能電池中的使用效果更佳。

3.根據權利要求2所述用于染料敏化太陽能電池的ZnO電極的制備方法，其特征在于，所述納米帶直立在基底上，排列有序。

4.根據權利要求2所述用于染料敏化太陽能電池的ZnO電極的制備方法，其特征在于，所述納米帶之間的間距為1-2000nm。

5.根據權利要求2所述用于染料敏化太陽能電池的ZnO電極的制備方法，其特征在于，所述非離子型表面活性劑為十六醇聚氧乙烯十醚、十八醇聚氧乙烯十醚、十八醇聚氧乙烯二十醚、十六醇聚氧乙烯八醚或十二醇聚氧乙烯八醚。

6.根據權利要求2所述用于染料敏化太陽能電池的ZnO電極的制備方法，其特征在于，所述硝酸鋅溶液的濃度為0.001-1mol/L。

7.根據權利要求2所述用于染料敏化太陽能電池的ZnO電極的制備方法，其特征在于，所述混合溶液中非離子型表面活性劑的濃度為20-90wt％。

8.根據權利要求2所述用于染料敏化太陽能電池的ZnO電極的制備方法，其特征在于，所述工作電極的基底材料為透明導電玻璃、碳電極和金屬電極中的一種。

9.根據權利要求2所述用于染料敏化太陽能電池的ZnO電極的制備方法，其特征在于，所述對電極為Pt片或鍍Pt電極。

10.所述參比電極為飽和甘汞電極。

11.根據權利要求2所述用于染料敏化太陽能電池的ZnO電極的制備方法，其特征在于，所述前或后處理涂覆的氧化物為MgO、SnO₂、ZnO、WO₃、Fe₂O₃、TiO₂、CeO₂、Nb₂O₅、Al₂O₃、In₂O₃、V₂O₃、ZrO₂、NiO、SiO₂、CaO、CoO、CuO、MnO、SrO和Ba₂O₃中一種或一種以上氧化物。

12.根據權利要求2所述用于染料敏化太陽能電池的ZnO電極的制備方法，其特征在于，所述前處理工藝為將工作電極浸泡在70℃的0.04mol/L的四氯化鈦溶液中30min后，取出來，在450℃下煅燒30min，以實現在工作電極上沉積一層TiO₂。

13.根據權利要求2所述用于染料敏化太陽能電池的ZnO電極的制備方法，其特征在于，所述后處理工藝為將ZnO納米帶陣列電極常溫浸泡在0.1mol/L的鈦酸四丁酯溶液中10min后，取出來，在450℃下煅燒30min，以實現在所得的ZnO納米帶陣列膜上沉積TiO₂的目的。