[發明專利]染料敏化太陽能電池散射層漿料的制備方法及其修飾工藝

有效

• 申請號: 201110241940.6
• 申請日: 2011-08-23
• 公開（公告）號: CN102360961A
• 公開（公告）日: 2012-02-22
• 發明（設計）人: 盧磊;曾紹忠;王秀田;焦方方;嚴偉
• 申請（專利權）人: 奇瑞汽車股份有限公司
• 主分類號: H01G9/20
• 分類號: H01G9/20;H01G9/004;H01G9/04;H01M14/00;H01L51/48
• 代理公司: 蕪湖安匯知識產權代理有限公司 34107
• 代理人: 張小虹

技術領域

本發明涉及染料敏化太陽能電池領域，具體涉及染料敏化太陽能電池散射層漿料的制備方法及其修飾工藝。

背景技術

太陽能電池作為能源的一種新形式，應用領域廣泛。染料敏化太陽能電池由于其使用壽命長、生產工藝簡單、生產成本低、無毒無污染等特性，占據了太陽能電池的市場。

目前染料敏化太陽能電池(DSSC)，通常由染料敏化半導體氧化物膜(通常為納米二氧化鈦)、電解質和對電極組成；而影響染料敏化太陽能電池光電轉換性能的主要因素之一為二氧化鈦納米晶的性質和組成及形態。

納米二氧化鈦(TiO₂)的物理化學性質取決于其粒徑、形貌和晶型。在銳鈦礦、金紅石和板鈦礦三種晶型中，銳鈦礦型納米TiO₂在染料敏化太陽電池(DSSC)中具有最佳的光電性能，但是，銳鈦礦型納米TiO₂對光的散射性能較差。為了提高太陽光利用率，可采用往DSSC光電極中摻入次微米級大顆粒TiO₂形成散射中心的技術方案或單獨將這些次微米級大顆粒TiO₂作反射層置于光電極之上，這些方法能明顯提高DSSC光電轉換效率；但是次微米級大顆粒TiO₂比表面積較低，染料吸附能力差、摻入光電極中會降低染料吸附量，影響光生電子傳輸過程，反射層本身無法進行光電轉換，僅能起到散射光作用，這些缺陷限制了DSSC光電轉換效率的提高幅度。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種能夠提高光電轉化效率的染料敏化太陽能電池散射層漿料的制備方法及其修飾工藝。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

所述的染料敏化太陽能電池散射層漿料的制備方法，采用鈦鹽水解法，利用堿性溶液促進水解，形成白色沉淀至溶液PH＝6～8；將白色沉淀洗滌后，利用氧化物溶解，制備過氧化鈦中間產物，按照比例用蒸餾水稀釋，在水熱釜中按照一定溫度和時間處理，獲得均勻短棒狀的納米級二氧化鈦電池散射層漿料；其具體工藝步驟如下：

(1)取鈦鹽溶解于蒸餾水中，形成溶液，鈦鹽與蒸餾水的重量配比為1∶5～1∶20；

(2)向步驟(1)制得的溶液中滴加溶質含量為5％-40％堿性溶液，鈦鹽與堿性溶液反應產生沉淀物，直至溶液pH為6～8；

(3)將步驟(2)制得的沉淀物從溶液中離心分離，對分離出的沉淀物進行水洗，水洗三次，每次水洗時間為5-15分鐘；

(4)向步驟(3)得到的沉淀物中加入溶質含量為5％-30％的氧化物至沉淀完成溶解形成過氧化鈦溶液；

(5)把過氧化鈦溶液與蒸餾水按照體積比為1∶1～1∶20稀釋后，加入反應釜，反應溫度為100℃～220℃，反應時間為6-48小時，獲得電池散射層漿料。

所述步驟(1)中所用鈦鹽為硫酸鈦、鈦酸四丁酯、鈦酸異丙酯、四氯化鈦、乳酸鈦銨等。

所述步驟(2)中所用堿性溶液為氨水溶液、氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液、氫氧化鋇溶液、氫氧化鈣溶液等。

所述步驟(4)中所用氧化物為雙氧水、過氧化鈉、過氧化鉀、過氧化鋇、過氧化鈣等。

所述染料敏化太陽能電池散射層漿料的修飾工藝，所述染料敏化太陽能電池散射層漿料用于修飾染料敏化電池光陽極膜層，具體包括以下步驟；

(1)將光陽極膜層冷卻后浸泡到散射層漿料中，反應1～60分鐘；

(2)取出光陽極膜層，用乙醇沖洗表面，自然晾干；

(3)將步驟(2)處理的光陽極膜層放入烘箱中，烘烤溫度為50～150℃，烘烤時間為5～120分鐘；

(4)將步驟(3)處理的光陽極膜層放入馬弗爐內燒結，燒結溫度為400～550℃，燒結時間為5～120分鐘，制得經電池散射層漿料修飾的染料敏化電池光陽極膜層。

本發明的優點在于：所述染料敏化太陽能電池散射層漿料的制備方法及其修飾工藝，采用鈦鹽水解制備過氧化鈦中間產物，通過水熱處理獲得均勻棒狀的二氧化鈦納米材料，并用其修飾構建DSSC的散射層；電池散射層漿料的制備過程中，無需使用表面活性劑，最終漿料體系處于中性環境，能夠有效避免對光電轉換層和導電層的腐蝕作用；利用本發明提供的銳鈦礦相棒狀二氧化鈦溶膠取代次微米級大顆粒TiO2，用作染料敏化太陽能電池的散射層修飾劑；經過散射層溶膠修飾后，所組裝的染料敏化太陽能電池光電流密度得到了提高，且有效提高了DSSC電池的光電轉換效率。

附圖說明

下面對本發明說明書各幅附圖表達的內容及圖中的標記作簡要說明：