[發明專利]基于氧化鈦凝膠電解質的染料敏化太陽能電池及制備方法

無效

• 申請號: 200910089281.1
• 申請日: 2009-07-13
• 公開（公告）號: CN101635204A
• 公開（公告）日: 2010-01-27
• 發明（設計）人: 韋天新;金立國;翟錦;劉建軍
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: H01G9/20
• 分類號: H01G9/20;H01G9/022;H01M14/00;H01L51/42;H01L51/48;C01G23/053
• 代理公司: 北京理工大學專利中心
• 代理人: 張利萍

1.一種基于氧化鈦凝膠電解質的染料敏化太陽能電池，它由透明導電基片與多孔納米晶半導體薄膜、捕獲光子的光敏劑、電解質以及對電極五部分組成；其特征在于：電解質為氧化鈦凝膠電解質，它由氧化鈦的前驅體溶膠、離子液體、有機溶劑、碘、碘化物和改性劑組成；所述離子液體與有機溶劑以體積比為任意比構成混合溶劑；所述碘相對混合溶劑的濃度為0.01-1mol/L；所述碘化物相對混合溶劑的濃度為0.01-1mol/L；所述改性劑相對混合溶劑的濃度為0.1-5mol/L；所述氧化鈦前驅體溶膠與碘、碘化物、改性劑以及混合溶劑所構成的溶液的體積比為任意比；

其中，所述的氧化鈦前驅體溶膠是通過如下一種化合物水解或醇解制備而成：鈦酸四丁酯、鈦酸異丙酯、四氯化鈦、乙醇鈦或硫酸氧鈦；

所述的離子液體為如下一種或幾種任意比例的混合物：有機烷基咪唑型離子液體、季銨鹽離子液體、烷基吡啶離子液體、哌啶型離子液體或吡咯烷型離子液體的低熔點有機熔鹽。

2.根據權利要求1所述的一種基于氧化鈦凝膠電解質的染料敏化太陽能電池，其特征在于，所述的碘化物為如下一種或幾種任意比例可溶性碘鹽的化合物：碘化鋰、碘化鈉、碘化鉀、碘化銨或碘化鋁。

3.根據權利要求1所述的一種基于氧化鈦凝膠電解質的染料敏化太陽能電池，其特征在于，所述的改性劑為如下一種：N-甲基苯并咪唑、2-甲基吡啶、3-甲基吡啶、3-乙基吡啶、2-丙基吡啶、3-丁基吡啶、4-叔丁基吡啶、2-戊基吡啶、2，4，6-三甲基吡啶、2，3，5-三甲基吡啶、2，4-二甲基吡啶、2，6-二甲基吡啶、3，5-二甲基吡啶、六氫吡啶、喹啉、異喹啉、乙胺、二乙胺、三乙胺、三甲胺、苯胺、二苯胺、二丁胺、乙酰胺、咪唑或取代咪唑。

4.根據權利要求1所述的一種基于氧化鈦凝膠電解質的染料敏化太陽能電池，其特征在于，所述的有機溶劑為如下一種或幾種任意比例的混合物：室溫下呈液態的醇類、腈類、酮類、砜類、醚類或酯類有機化合物。

5.制備權利要求1所述一種基于氧化鈦凝膠電解質的染料敏化太陽能電池的方法，其特征在于：所述的氧化鈦前驅體溶膠利用鈦金屬化合物通過水解或醇解制備而成；所述的離子液體、有機溶劑、碘、碘化物以及改性劑均勻混合制備混合液體；上述混合液體與氧化鈦前驅體溶膠均勻混合后，經過加熱真空處理或超聲加熱處理去除易揮發組分，具體制備步驟如下：

(1)采用鈦金屬化合物通過水解或醇解制備穩定的氧化鈦前驅體溶膠；

(2)將碘，碘化物，改性劑放入到離子液體與有機溶劑以體積比為任意比所組成的混合溶劑中攪拌，超聲處理混合均勻；

(3)將步驟(2)中所得混合溶液與步驟(1)中所得氧化鈦前驅體溶膠以體積任意比混合，通過攪拌，超聲處理均勻混合；

(4)將步驟(3)中制備的混合液體通過加熱真空處理，直至去除易揮發的組分，獲得粘稠的或固態的氧化鈦凝膠電解質；

(5)通過絲網印刷法、刮刀刮涂法、滾涂法或旋轉涂布法，將步驟(4)中所得氧化鈦凝膠電解質涂覆在預先制備的染料敏化太陽能電池的工作電極的表面上，然后蓋上對電極，組裝電池，即得到基于氧化鈦凝膠電解質的染料敏化太陽能電池；

其中，所述鈦金屬化合物為鈦酸四丁酯、鈦酸異丙酯、四氯化鈦、乙醇鈦或硫酸氧鈦；

所述的離子液體為如下一種或幾種任意比例的混合物：有機烷基咪唑型離子液體、季銨鹽離子液體、烷基吡啶離子液體、哌啶型離子液體或吡咯烷型離子液體的低熔點有機熔鹽。