[發明專利]一種納米的二氧化鈦的制備方法、光陽極及染料敏化太陽能電池

有效

• 申請號: 201310206588.1
• 申請日: 2013-05-29
• 公開（公告）號: CN103303973A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 焦方方;朱廣燕;盧磊;陳效華
• 申請（專利權）人: 奇瑞汽車股份有限公司
• 主分類號: C01G23/053
• 分類號: C01G23/053;B82Y30/00;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: 彭瑞欣;張天舒

技術領域

本發明屬于染料敏化太陽能電池技術領域，具體涉及一種納米的二氧化鈦的制備方法、光陽極及染料敏化太陽能電池。

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孔隙率、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。

現有技術使用水熱法制備納米的二氧化鈦的制備過程中將原料放入到水熱反應釜中，由于水熱反應釜內是密封、高壓的環境，所以無法對原料進行機械攪拌使原料在水熱反應釜內分散均勻，經常制備得到的納米的二氧化鈦分散不均勻、且容易發生團聚現象，且整個制備周期長，導致生產效率低下。

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，提供一種納米的二氧化鈦的制備方法、光陽極及染料敏化太陽能電池，通過該方法制備得到的納米的二氧化鈦分散均勻、無團聚現象。

解決本發明技術問題所采用的技術方案是提供一種納米的二氧化鈦的制備方法，包括以下步驟：

（1）使用液相法制備非晶態的二氧化鈦，得到所述非晶態的二氧化鈦和水溶液的混合物；

（2）將所述混合物放入水熱反應釜中，在高壓以及超聲波的環境下加熱反應得到納米的二氧化鈦。

優選的是，所述步驟（2）中的所述高壓為2.5～6.0MPa。

優選的是，所述步驟（2）中的所述超聲波的聲強為30～120W/cm²。

優選的是，所述步驟（2）中的所述加熱的溫度為160～240℃。

優選的是，所述步驟（2）中所述在高壓以及超聲波的環境下加熱的時間為15～45分鐘。

優選的是，所述步驟（1）中的所述使用液相法制備非晶態的二氧化鈦的方法具體為：將酸性抑制劑加入到鈦鹽水溶液中，再向其中加入弱堿水溶液。

優選的是，所述步驟（1）中的所述鈦鹽為鈦酸四丁酯、鈦酸異丙酯、氟鈦酸銨中的一種或者幾種混合物；所述酸性抑制劑為水楊酸和/或聚丙烯酸；所述弱堿水溶液為氨水。

優選的是，所述步驟（1）中所述鈦鹽水溶液中的鈦離子與所述酸性抑制劑中的氫離子的摩爾比為（1∶10）～（2∶1）；所述弱堿水溶液中的氫氧根離子與所述酸性抑制劑中的氫離子的摩爾比為（2∶1）～（5∶1）。

優選的是，所述鈦鹽水溶液的濃度為0.05～0.5M。

優選的是，所述酸性抑制劑的濃度為0.1～2M。

本發明還提供一種納米的二氧化鈦，其為由上述的方法制備的納米的二氧化鈦。

本發明還提供一種染料敏化太陽能電池，包括由上述的納米的二氧化鈦制備的光陽極。

本發明通過在超聲波的環境下在水熱反應釜中制備得到納米的二氧化鈦，可以使得反應物在水熱反應釜內混合分散均勻，促進了水熱反應的發生以及納米的二氧化鈦的生成，相對于現有技術來說，本發明的制備周期大大縮短，提高了生產效率。由該方法制備得到的納米的二氧化鈦分散均勻，二氧化鈦顆粒之間無團聚現象，納米的二氧化鈦的結晶性能良好，且晶體的純度較高，進而使得使用由該方法制備的納米的二氧化鈦制備的光陽極的染料敏化太陽能電池的光電效率得到提高。

附圖說明

圖1是本發明實施例1制備的納米的二氧化鈦的XRD圖；

圖2是本發明實施例1制備的納米的二氧化鈦的掃描電鏡圖；

圖3是本發明實施例1制備的納米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。

具體實施方式

為使本領域技術人員更好地理解本發明的技術方案，下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細描述。

實施例1

本實施例提供一種納米的二氧化鈦的制備方法，包括以下步驟：