[發明專利]摻雜的二氧化鈦及其制備方法、該材料制備的染料敏化太陽能電池光陽極、電池

有效

• 申請號: 201210512900.5
• 申請日: 2012-12-04
• 公開（公告）號: CN102938327A
• 公開（公告）日: 2013-02-20
• 發明（設計）人: 焦方方;盧磊;曾紹忠;陳效華
• 申請（專利權）人: 奇瑞汽車股份有限公司
• 主分類號: H01G9/042
• 分類號: H01G9/042;H01G9/20
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 羅建民;鄧伯英

技術領域

本發明屬于太陽能電池制造技術領域，具體涉及一種摻雜的二氧化鈦及其制備方法、該材料制備的染料敏化太陽能電池光陽極、電池。?

背景技術

自上世紀90年代初，瑞士洛桑高等工業學院Greatzel教授領導的研究小組以納米多孔二氧化鈦應用于染料敏化太陽能電池把電池光電轉換效率提高到6~7%以后，在世界上引起廣泛關注。由于染料敏化太陽能電池具有成本低、制造工藝簡單、環境友好型等潛在的應用優勢，因此，眾多商業公司和研究機構投入大量的力量，并加大了大面積電池的應用研究。?

染料敏化太陽能電池由以下幾部分組成∶光陽極、光陰極、電解質、染料等，其中由納米二氧化鈦薄膜為主體構成的光陽極是染料敏化太陽能電池的骨架部分，不僅是染料的支撐和吸附載體，同時也是電子的傳輸載體。但是納米二氧化鈦薄膜的空隙率、孔徑、厚度、晶型等參數，直接影響染料敏化太陽能電池中染料的吸附量，光電子從染料激發態到導電玻璃的傳輸以及電解質中氧化-還原電對的有效傳輸。目前，納米二氧化鈦薄膜的光電子的傳導效率普遍不高，成為影響染料敏化太陽能電池發展的一個重要因素。?

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術中存在的上述不足，提供一種摻雜的二氧化鈦及其制備方法、該材料制備的染料?敏化太陽能電池光陽極、電池。該摻雜的二氧化鈦中實現了碳納米管與晶態的二氧化鈦的有效連接，且摻雜的二氧化鈦顆粒分散性好，無團聚現象；在該摻雜的二氧化鈦中，只摻入了少量的碳納米管，就可以增強光生電子在由該摻雜的二氧化鈦制備的光陽極膜層中的傳輸。?

解決本發明技術問題所采用的技術方案是提供一種摻雜的二氧化鈦，其結構為碳納米管摻入晶態的二氧化鈦中，且所述碳納米管與所述晶態的二氧化鈦的摩爾比為（1:49）~（1:19）。?

優選的是，所述碳納米管采用單壁碳納米管和/或多壁碳納米管。?

選的是，所述單壁碳納米管的直徑為0.8nm~4nm，長度為0.5μm~5μm。?

優選的是，所述多壁碳納米管的直徑為5nm~80nm，長度為0.2μm~30μm。?

本發明還提供一種制備上述的摻雜的二氧化鈦的方法，包括以下步驟∶?

（1）制備非晶態的二氧化鈦；?

（2）將碳納米管與所述非晶態的二氧化鈦按照摩爾比（1:49）~（1:19）混合，再通過水熱反應制備摻雜的二氧化鈦，其中，水熱反應的溫度為160℃~180℃，水熱反應的時間為1小時~24小時。?

優選的是，所述步驟（1）中，所述非晶態的二氧化鈦的制備方法為分別配置鈦的化合物的水溶液、酸的水溶液；將所述酸的水溶液加入到所述鈦的化合物的水溶液中，得到非晶態的二氧化鈦。?

優選的是，所述鈦的化合物的水溶液的配置方法為將2~20質量份的鈦的化合物與50~700質量份的水混合；和/或所述酸的水溶液的配置方法為將3~15質量份的酸與100~500質量份的水混合。?

優選的是，所述鈦的化合物為硫酸鈦、鈦酸四丁酯、異丙醇鈦中的任意一種；和/或所述酸為聚丙烯酸、水楊酸、草酸中的任?意一種。?

本發明還提供一種染料敏化太陽能電池用光陽極，其由上述摻雜的二氧化鈦制備。?

本發明還提供一種染料敏化太陽能電池用光陽極的制備方法，包括以下步驟∶將上述的摻雜的二氧化鈦、松油醇、乙基纖維素按照質量比摻雜的二氧化鈦:松油醇:乙基纖維素=2:7:1混合配置二氧化鈦漿料，涂覆二氧化鈦膜層，燒結制備得到染料敏化太陽能電池用光陽極。?

本發明還提供一種染料敏化太陽能電池，其含有上述的染料敏化太陽能電池用光陽極。?

本發明的有益效果∶該摻雜的二氧化鈦中碳納米管摻入到晶態的二氧化鈦中，實現了碳納米管與晶態的二氧化鈦的有效連接，且摻雜的二氧化鈦顆粒分散性好，無團聚現象；在該摻雜的二氧化鈦中，只摻入了少量的碳納米管，就可以增強光生電子在由該摻雜的二氧化鈦制備的光陽極膜層中的傳輸。該摻雜的二氧化鈦的制備方法簡單，通過水熱反應過程中實現生成晶態的二氧化鈦以及同時碳納米管摻入到晶態的二氧化鈦中，不僅實現了均勻摻雜的目的，而且大大降低了水熱反應的溫度。使用該制備方法得到的摻雜的二氧化鈦制作染料敏化太陽能電池，大大提高了電池的光電轉換效率。?

附圖說明

圖1是本發明實施例1制備的摻雜的二氧化鈦做成的光陽極對應的染料敏化太陽能電池的I-V檢測圖；?

圖2是本發明實施例2制備的摻雜的二氧化鈦做成的光陽極對應的染料敏化太陽能電池的I-V檢測圖；?