[發明專利]一種大表面積染料敏化太陽能電池鉑對電極的制備方法

無效

• 申請號: 200910022742.3
• 申請日: 2009-05-27
• 公開（公告）號: CN101582331A
• 公開（公告）日: 2009-11-18
• 發明（設計）人: 矯士博
• 申請（專利權）人: 彩虹集團公司
• 主分類號: H01G9/042
• 分類號: H01G9/042;H01G9/20;H01M14/00;H01L51/48
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司
• 代理人: 徐文權

技術領域

本發明屬于染料敏化太陽能電池領域，涉及一種大表面積染料敏化太陽能電池鉑對電極的制備方法。?

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(0’Regan?B.，?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；而大表面積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

針對現有技術中鉑電極的表面積較小，整個電池的總能量效率不高的技術問題，本發明提出一種大表面積染料敏化太陽能電池鉑對電極的制備方法，包括如下步驟：?

1)將洗凈的導電玻璃基板垂直浸入含有聚苯乙烯納米球的純凈水中，控制盛水容器的排水，使液面下降，聚苯乙烯納米球在基板上氣、液、固三相交界處整齊緊湊地排列在一起，自動組裝成為附著在導電玻璃表面的單層聚苯乙烯納米球薄膜，厚度與聚苯乙烯納米球的直徑相同，得到聚苯乙烯納米球薄膜層；?

2)利用磁控濺射法在聚苯乙烯納米球薄膜表面濺射一層50～100nm厚的金屬鉑，鉑除了覆蓋在聚苯乙烯納米球表面外，還通過在基板上整齊排列的納米球與球之間規則的孔隙，直接沉積在導電玻璃基板上，填充了納米球與導電玻璃之間的空隙；?

3)將濺射鉑以后的導電玻璃基板放入純甲苯中超聲清洗10～30min，聚苯乙烯納米球被溶解掉并與導電玻璃基板脫離，得到表面具有規則凸起的鉑對電極。?

所使用的聚苯乙烯納米球直徑為50～150nm。?

實現液面在導電玻璃表面的勻速下降是通過控制盛水容器的排水實現的。?

制備聚苯乙烯納米球薄膜時液面的下降速度為1～5μm/min。?

本發明制備大表面積染料敏化太陽能電池鉑對電極方法的優點在于：作為模板的聚苯乙烯納米球薄膜制備操作簡單，得到的鉑電極與?普通方法得到的表面平整的鉑電極相比，表面積有所增加，這就使得此種對電極的催化效果顯著提高，從而使電池在對電極上的能量損耗降低，電池的光電轉化效率得到提升。?

附圖說明

圖1本發明的模板示意圖，其中導電玻璃基板1，聚苯乙烯納米球2；?

圖2本發明的磁控濺射鉑以后的基板示意圖，其中導電玻璃基板1，聚苯乙烯納米球2，濺射的金屬鉑層3；?

圖3本發明去除模板后的鉑電極示意圖，其中導電玻璃基板1，濺射的金屬鉑層3；?

圖4是普通電極與本發明大表面積染料敏化太陽能電池鉑對電極的對比實驗結果，圖中普通電極1，本發明的方法制備的太陽能電池鉑對電極2。?

具體實施方式

實施例1?

一種大表面積染料敏化太陽能電池鉑對電極的制備方法，包括如下步驟：?

1)將洗凈的導電玻璃基板1垂直浸入含有聚苯乙烯納米球2的純凈水中，控制盛水容器的排水，使液面下降，聚苯乙烯納米球2在基板1上氣、液、固三相交界處整齊緊湊地排列在一起，自動組裝成為附著在導電玻璃表面的單層聚苯乙烯納米球薄膜，厚度與聚苯乙烯納米球的直徑相同，得到聚苯乙烯納米球薄膜層，見圖1；?

2)利用磁控濺射法在聚苯乙烯納米球薄膜表面濺射一層100nm厚的金屬鉑3，鉑除了覆蓋在聚苯乙烯納米球2表面外，還通過在基板1上整齊排列的納米球2與球之間規則的孔隙，直接沉積在導電玻璃基板1上，填充了納米球2與導電玻璃之間的空隙，見圖2；?

3)將濺射鉑以后的導電玻璃基板1放入純甲苯中超聲清洗10min，聚苯乙烯納米球2被溶解掉并與導電玻璃基板1脫離，得到表面具有規則凸起的鉑對電極，見圖3。?

所使用的聚苯乙烯納米球直徑為50nm。?

實現液面在導電玻璃表面的上升與下降是通過控制盛水容器的排水實現的，液面的下降速度為3μm/min。?