[發明專利]染料敏化太陽能電池的光陽極及其制備方法

有效

• 申請號: 201310126423.3
• 申請日: 2013-04-12
• 公開（公告）號: CN103198924A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 楊振忠;李焦麗;程文廣
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: H01G9/042
• 分類號: H01G9/042;H01G9/20
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢

1.一種太陽能電池的光陽極，包括由含有導電鍍層的導電玻璃和位于所述導電鍍層之上的金屬氧化物多孔膜層；

其中，構成所述金屬氧化物多孔膜層的材料選自下述金屬元素的氧化物中至少一種：Ti、Zn、Sn和Nb；

構成所述導電鍍層的材料為氟摻雜氧化錫和銦錫金屬氧化物中的至少一種。

2.根據權利要求1所述的光陽極，其特征在于：所述光陽極由含有所述導電鍍層的導電玻璃和位于所述導電鍍層之上的金屬氧化物多孔膜層組成。

3.根據權利要求1或2所述的光陽極，其特征在于：所述導電玻璃的厚度為2-4mm；或，

所述導電鍍層的厚度為400nm-1000nm，具體為600nm；或，

所述金屬氧化物多孔膜層的厚度為6-40μm，具體為10μm；或，

孔的直徑為2-200nm，具體為20nm；或，

孔隙率為30％-60％，具體為40％。

4.一種制備權利要求1-3任一所述光陽極的方法，包括如下步驟：

1)將多孔膜進行不破壞其結構的表面處理后，得到表面處理后的多孔膜；

2)將前驅體化合物和結構導向劑于乙醇中混勻進行醇解反應，得到溶膠；

3)取部分步驟2)所得溶膠浸泡步驟1)所得表面處理的多孔膜0.5-24小時，得到浸泡后的多孔膜；

4)取部分步驟2)所得溶膠涂覆在所述導電玻璃上，得到涂覆有溶膠的導電玻璃；

5)將步驟3)所得浸泡后的多孔膜鋪展在步驟4)所得涂覆有溶膠的導電玻璃上，除去多余溶膠后，室溫靜置，煅燒，自然冷卻至室溫，得到所述光陽極。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于：所述步驟1)中，構成所述多孔膜的材料選自聚丙烯、聚乙烯、聚酰亞胺和聚碳酸酯中的至少一種；或，

所述多孔膜的厚度為10μm-60μm；孔的直徑為10nm-500nm，具體為100nm；孔隙率為20-60％，具體為40％；或，

所述步驟1)表面處理的方式為氧等離子體處理或表面化學改性處理；或，

所述氧等離子體處理中，功率為10-30W，具體為18W，時間為10-120秒，具體為30秒；或，

所述表面化學改性處理中，所用改性劑選自乙烯基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷中的至少一種；改性時間為2-12小時，具體為8小時；溫度為40-90℃，具體為70℃。

6.根據權利要求4或5所述的方法，其特征在于：所述步驟2)中，前驅體化合物選自下述金屬元素的鹽和酯中至少一種：Ti、Zn、Sn和Nb，具體選自四氯化鈦、鈦酸正丁酯、鄰苯二甲酸二鋅酯、錫酸酯和鈮酸鹽中的至少一種；或，

所述結構導向劑為嵌段共聚物，具體為聚環氧乙烷-聚環氧丙烷-聚環氧乙烷三嵌段共聚物EO₁₀₆PO₇₀EO₁₀₆和EO₂₀PO₇₀EO₂₀中的至少一種；或，

所述嵌段共聚物的重均分子量分別為10500-12500g/mol和5000-6800g/mol；或，

所述嵌段共聚物具體為重均分子量為11500g/mol的EO₁₀₆PO₇₀EO₁₀₆或重均分子量為5800g/mol的EO₂₀PO₇₀EO₂₀；或，

所述前驅體化合物、結構導向劑和乙醇的用量比為1-10mL∶0.3-1.5g∶10-30mL；或，

所述醇解反應步驟中，溫度為20-80℃，具體為60℃，時間為2-12小時，具體為12小時。

7.根據權利要求4-6任一所述的方法，其特征在于：所述步驟5)靜置步驟中，時間為2-24小時；或，

所述煅燒步驟中，由室溫升至煅燒溫度的升溫速率為2-4℃/min，具體為4℃/min；或，

煅燒溫度為380-450℃，具體為450℃；或，

煅燒時間為2-6小時，具體為2小時；或，

由室溫升至煅燒步驟及煅燒和冷卻步驟的氣氛均為空氣氣氛。

8.權利要求1-3任一所述光陽極在制備太陽能電池中的應用。