[發明專利]一種太陽能電池的多孔鉑電極的制備方法

無效

• 申請號: 200810231660.5
• 申請日: 2008-10-09
• 公開（公告）號: CN101373670A
• 公開（公告）日: 2009-02-25
• 發明（設計）人: 矯士博
• 申請（專利權）人: 彩虹集團公司
• 主分類號: H01G9/20
• 分類號: H01G9/20;H01G9/04;H01M14/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司
• 代理人: 朱海臨

技術領域

本發明涉及染料敏化太陽能電池領域，特別是一種用于染料敏化太陽能電池的多孔鉑電極的制備方法。

背景技術

1991年瑞士洛桑高等理工學院實驗室在權威期刊Nature(O’Regan?B.，Gretzel?M.，1991，353，737)上報道一種全新的染料敏化太陽能電池的研究成果，立即得到了國際上的廣泛關注和重視。

染料敏化太陽能電池主要由以下幾個部分組成：光陽極、納米多孔半導體薄膜、染料敏化劑、電解質和對電極。該電池以I₃/I氧化還原電對為媒介在光陽極和對電極之間傳遞電荷。在這個媒介再生的循環中，被氧化的物質(I₂或I₃)在對電極上重新被還原為I^-。在此過程中，減小由于上述還原反應在對電極上的能量消耗是十分必要的。因此，作為電池的重要組成部分，對電極的電催化性能對整個電池的光電轉化效率有著重要的影響。但是，通過普通方法得到的鉑電極，其表面積相對較小，表面的鉑對于還原反應的催化能力也較弱，導致整個電池的總能量效率不高；而多孔鉑電極由于比表面積較大，有利于提高對電極的催化性能，減少電池在對電極上的能量消耗，從而提高電池的光電轉換效率。

發明內容

針對現有技術的鉑電極表面積相對較小，鉑對于還原反應的催化能力也較弱，整個電池的總能量效率不高的技術問題提出一種多孔鉑電極制備方法如下：

在濃度為0.01-0.05g/mL氯鉑酸水溶液中，加入聚乙二醇和羥乙基纖維素0.1-0.4g/mL，充分溶解后，再加入0.01-0.03g/mL納米級碳粉末、碳納米管或受熱完全分解為氣體的無機銨鹽粉末，攪拌均勻，涂覆在導電玻璃表面，厚度為0.1-1微米，經過20-30分鐘燒結，燒結溫度為350～450℃，納米顆粒在高溫下分解或者揮發，形成具有多孔結構的鉑電極。

上述方法中，所述加入聚乙二醇和羥乙基纖維素的重量比為3-1.5：1。所述聚乙二醇的分子量范圍為200～2000。所述受熱完全分解為氣體的無機鹽粉末為氯化銨、硝酸銨或者高氯酸胺。所述涂覆的方法，是旋涂、噴涂、刮涂或絲網印刷。

經上述方法得到的多孔鉑電極應用于染料敏化太陽能電池后，電池性能明顯優于普通方法制得的電池。從附圖中的實驗結果來看，多孔鉑電極對于短路電流和電池效率的提高有較大促進作用，兩項的提升幅度約為10％和8％。

此多孔鉑電極的優點是：由于金屬鉑的比表面積增大，能夠顯著提高催化效果，減小電池在對電極上的能量損耗，提高電池的光電轉化效率。

附圖說明

圖1本發明實施例1鉑電極表面的SEM照片。

圖2本發明與普通鉑電極有效面積為1.5cm×1.5cm的太陽能電池比較測試的I-V曲線。

具體實施方式

以下結合具體實施例對本發明作進一步的詳細說明。

實施例1

在濃度為0.02g/mL氯鉑酸水溶液中，加入0.24g/mL聚乙二醇(分子量1000)和0.12g/mL羥乙基纖維素，再加入0.01g/mL納米級碳粉末，攪拌均勻，旋涂在導電玻璃表面0.3微米。將涂有氯鉑酸的導電玻璃放入燒結爐，在350℃下保溫30min，緩慢冷卻至室溫后取出，即得到多孔鉑電極。所得鉑電極表面的SEM照片如附圖1所示。

實施例2

在濃度為0.01g/mL氯鉑酸水溶液中，加入0.3g/mL聚乙二醇(分子量200)和0.1g/mL羥乙基纖維素，再加入0.01g/mL硝酸銨，攪拌均勻，刮涂在導電玻璃表面1微米。將涂有氯鉑酸的導電玻璃放入燒結爐，在300℃下保溫30min，緩慢冷卻至室溫后取出，即得到多孔鉑電極。

實施例3

在濃度為0.05g/mL氯鉑酸水溶液中，加入0.06g/mL聚乙二醇(分子量500)和0.04g/mL羥乙基纖維素，再加入0.03g/mL氯化銨，攪拌均勻，噴涂在導電玻璃表面0.5微米。將涂有氯鉑酸的導電玻璃放入燒結爐，在450℃下保溫20min，緩慢冷卻至室溫后取出，即得到多孔鉑電極。

實施例4

在濃度為0.03g/mL氯鉑酸水溶液中，加入0.2g/mL聚乙二醇(分子量2000)和0.1g/mL羥乙基纖維素，再加入0.02g/mL碳納米管，攪拌均勻，絲網印刷在導電玻璃表面0.1微米。將涂有氯鉑酸的導電玻璃放入燒結爐，在400℃下保溫25min，緩慢冷卻至室溫后取出，即得到多孔鉑電極。