[發明專利]一種染料敏化太陽能電池光陽極的制備方法

無效

• 申請號: 201110290900.0
• 申請日: 2011-09-24
• 公開（公告）號: CN102354606A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發明（設計）人: 王寧;孔德廷;何泓材;陳海軍
• 申請（專利權）人: 東莞電子科技大學電子信息工程研究院
• 主分類號: H01G9/04
• 分類號: H01G9/04;H01G9/20;H01L51/48;H01M14/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及太陽能電池，具體是指一種染料敏化太陽能電池光陽極的制備方法。

背景技術

1991年，瑞士Gratzel教授等人開發出了基于多孔二氧化鈦薄膜及有機染料構成的染料敏化太陽能電池，其光電轉化效率可達7.1％-7.9％。染料敏化太陽能電池以原材料豐富，成本低，制備工藝相對簡單等優點，成為太陽能行業新的研究熱點。染料敏化太陽能電池主要由涂覆在導電基底上的多孔二氧化鈦薄膜，染料敏化劑，電解質，對電極構成。其中二氧化鈦薄膜在電池中起著分離電荷和運輸電子的作用，是染料敏化太陽能電池的重要組成部分。

目前二氧化鈦薄膜的制備方法主要有水熱合成法、溶膠-凝膠法、粉末涂覆法、電化學沉積法、磁控濺射和離子噴涂等方法。其中最常使用的方法是溶膠-凝膠法。傳統溶膠-凝膠法制備二氧化鈦薄膜的過程是：先將鈦酸酯類化合物為前軀體水解制備出二氧化鈦膠體，再經200℃的高壓釜處理，濾除溶劑后加表面活性劑研磨制得二氧化鈦膠體。然后經直接涂膜，絲網印刷，旋涂等方法在導電基底上沉積二氧化鈦，再經500℃燒結制備出二氧化鈦電極。因為在溶膠-凝膠法制備二氧化鈦的工藝中需要經過高壓熱釜處理，導致這種工藝能耗大，危險性高，且后續的涂膜過程不適用于復雜形狀基底，不利于批量化生產。

專利號為ZL200910218663、公告號為CN101354968B的中國發明專利，公開了一種染料敏化太陽能電池光陽極及其制備方法，包括下述步驟：(1)將顆粒尺寸為10～50nm，厚度為10～50um的二氧化鈦納米多孔薄膜放入10^-5～10^-3mol/L染料的乙醇溶液中浸泡1～24小時，用無水乙醇沖洗后晾十；(2)將上述染料敏化后的納米多孔薄膜放入體積比為1∶10～1∶50的正硅酸乙酷和環己烷的混合溶液中，按混合溶液體積的1％～5％加入表面活性劑，混合均勻后浸泡20～60分鐘，按正硅酸乙酷體積的40％～70％加入氨水，室溫浸泡1～12小時，反應沉積一層納米二氧化硅層；(3)將上述步驟修飾后所得到的納米多孔薄膜在10^-5～10^-3mol/L染料的乙醇溶液中浸泡1～24小時，用無水乙醇沖洗后晾干，即形成染料敏化太陽能電池光陽極。上述方法也避免了現有傳統的溶膠-凝膠法的不足，得制得的染料敏化太陽能電池光陽極在生產應用中的性能還不是很理想。

發明內容

本發明的目的是提供一種簡便易行、對基底無限制、安全性較高、且適于大批量工業化生產的染料敏化太陽能電池光陽極的制備方法

本發明可以通過以下技術方案來實現：

本發明公開了一種染料敏化太陽能電池光陽極的制備方法，包括下述步驟：(1)將導電玻璃基片清洗干凈后，放入去離子水中靜置待用；(2)在室溫下，配制濃度為0.1～0.9mol/L的純氟鈦酸銨(NH4)2TiF6水溶液和濃度為0.1～0.9mol/L的硼酸H3B03水溶液，將純氟鈦酸銨(NH4)2TiF6和硼酸H3B03混合均勻后加入聚乙二醇PEG-400，即制得反應液；(3)將步驟(1)中的導電玻璃基片放入步驟(2)制得的反應液中，沉積2～36h后取出，用去離子水沖洗干凈，室溫下吹干；然后再在350～560℃下燒結15～50分鐘后后取出，完成在導電玻璃基片的表面的二氧化鈦薄膜的制備；(4)將步驟(3)制備的含有二氧化鈦薄膜導電玻璃基片浸泡在濃度為4×10^-4～2×10^-4mol/L的染料N719中，5～8h后取出晾干，即可形成染料敏化太陽能電池光陽極。

所述的導電玻璃基片的清洗過程如下：先將導電玻璃基片放在洗滌劑中浸泡6～20分鐘，用超聲波清洗；接著將上述步驟處理后的導電玻璃基片放入有去離子水、氨水和過氧化氫配成的清洗液超聲波清洗6～20分鐘；然后將上述步驟處理后的導電玻璃基片放入由去離子水、鹽酸和過氧化氫組成的清洗液超聲清洗6～20分鐘；最后將上述步驟處理后的導電玻璃基片用去離子水沖洗干凈，放入去離子水中靜置待用。