[發明專利]一種摻雜的二氧化鈦及其制備方法、染料敏化太陽能電池

無效

• 申請號: 201310242072.2
• 申請日: 2013-06-18
• 公開（公告）號: CN103366961A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 焦方方;朱廣燕;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: 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，具體涉及一種摻雜的二氧化鈦及其制備方法、染料敏化太陽能電池。

背景技術

太陽能電池能夠將太陽能直接轉換為電能，主要包括：硅系電池、化合物半導體電池、聚合物太陽電池、染料敏化太陽能電池。目前，硅太陽能電池占據市場主體地位，但由于其成本昂貴及制造過程中大量有毒副產物的排放，大大限制了硅太陽能電池的應用，而低成本及環境友好型的染料敏化太陽電池將成為替代硅系太陽能電池的第三代太陽能電池。1991年瑞士洛桑高等工業學院Greatzel教授領導的研究小組，把納米多孔的TiO₂應用于染料敏化太陽能電池（DSSC）取得了突破性進展。由于DSSC潛在的應用前景，眾多商業公司和研究機構投入大量的力量對大面積的染料敏化太陽能電池的研究。

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，其中由納米薄膜為主體構成的光陽極是電池的骨架部分，不僅是染料的支撐和吸附載體，同時也是電子的傳輸載體。納米薄膜的空隙率、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、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。因此，光陽極作為染料敏化太陽能電池的重要組成部分一直是研發廣泛關注的重點。

目前對于染料敏化太陽能電池光陽極的研究多集中在嘗試新型半導體材料、光陽極漿料添加劑的優選以及制備工藝的優化等方面，目的在于提高半導體材料對太陽光的利用率以及減少注入半導體中電子與電解質的復合，但是對于染料敏化太陽能電池的光電效率的提高并不太理想。

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、染料敏化太陽能電池，該摻雜的二氧化鈦中的具有線性結構的銀納米線連通性好、對電子的傳導能力強，大大提高了摻雜的二氧化鈦的電子傳導能力。

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，其結構為晶態的二氧化鈦中摻雜有銀納米線。

優選的是，所述晶態的二氧化鈦與所述銀納米線的摩爾比為（49∶1）～（29∶1）。

優選的是，所述銀納米線的直徑為10～50nm、長度為100～800nm。

優選的是，所述二氧化鈦的粒徑為20～50nm。

本發明提供一種制備上述的摻雜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的懸浮液，再加入銀納米線，得到第一混合物；

（2）將所述第一混合物放入到水熱反應釜中，加熱反應得到摻雜的二氧化鈦，該摻雜的二氧化鈦中包括晶態的二氧化鈦和所述銀納米線。

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：將第一酸性抑制劑加入到第一鈦鹽水溶液中，混合后反應得到所述非晶態的二氧化鈦。

優選的是，所述步驟（1）中的所述第一鈦鹽為鈦酸四丁酯、鈦酸異丙酯、氟鈦酸銨中的一種或者幾種混合物；所述第一酸性抑制劑為水楊酸和/或聚丙烯酸。

優選的是，所述步驟（1）中所述第一鈦鹽水溶液中的鈦離子與所述第一酸性抑制劑中的氫離子的摩爾比為（1∶10）～（2∶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。

優選的是，所述步驟（2）中的所述加熱的溫度為140～170℃，所述加熱的時間為10～20小時。

本發明提供一種制備上述的摻雜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的懸浮液，該非晶態的二氧化鈦的懸浮液為第二混合物；

（2）將所述第二混合物放入水熱反應釜中，加熱反應得到晶態的二氧化鈦，將該晶態的二氧化鈦與銀納米線混合，得到摻雜的二氧化鈦。

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：將第二酸性抑制劑加入到第二鈦鹽水溶液中，混合后反應得到所述非晶態的二氧化鈦。

優選的是，所述步驟（1）中的所述第二鈦鹽為鈦酸四丁酯、鈦酸異丙酯、氟鈦酸銨中的一種或者幾種混合物；所述第二酸性抑制劑為水楊酸和/或聚丙烯酸。

優選的是，所述步驟（1）中所述第二鈦鹽水溶液中的鈦離子與所述第二酸性抑制劑中的氫離子的摩爾比為（1∶10）～（2∶1）。

優選的是，所述鈦鹽水溶液的濃度為0.05～0.5M。