[發(fā)明專利]一種提高回收染料光電性能的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310750731.3
• 申請日: 2013-12-31
• 公開（公告）號: CN103694734A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊松旺;何云龍;胡喬舒;李于利;沈滬江;李勇明;劉巖
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: C09B67/10
• 分類號: C09B67/10;C09B67/54;H01G9/20
• 代理公司: 上海瀚橋?qū)＠硎聞账?普通合伙) 31261
• 代理人: 曹芳玲;鄭優(yōu)麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于染料敏化太陽能電池領(lǐng)域，涉及一種提高回收染料光電性能的方法。

背景技術(shù)

作為代替化石燃料的能源，利用了太陽光的太陽能電池受到關(guān)注，人們對其進行了各種研究。太陽能電池是一種將光能轉(zhuǎn)換為電能的光電轉(zhuǎn)換裝置，由于以太陽光作為能源，所以對地球環(huán)境的影響極小，可以得到更廣泛的普及。

近年來將太陽能轉(zhuǎn)化為光能的研究發(fā)展很快。應用了由染料敏化的光感應電子移動的染料敏化型太陽能電池（Dye-Sensitized?Solar?Cell，DSSC），近年來作為代替硅（Si）類太陽能電池等的下一代太陽能電池受到關(guān)注，并被廣泛地研究。染料敏化太陽能電池（DSSC）的優(yōu)點十分突出：1、制作簡單，成本低；2、所使用的染料敏化劑可以在很低的光能量下達到飽和，因此可在各種光照條件下使用；3、可以在很寬的溫度范圍內(nèi)正常工作；4、可以制成透明的產(chǎn)品，應用于門窗、屋頂以及汽車頂。因此它迅速成為世界各國的研究重點和熱點，取得了豐富的成果，掀起了各國研究DSSC太陽能電池的熱潮。

染料敏化太陽能電池作為第三代太陽能電池，是目前最有潛力的硅太陽能電池廉價替代物，它以廉價的寬帶隙氧化物半導體制備成具有多孔結(jié)構(gòu)、高比表面積的納米晶薄膜，納米晶結(jié)構(gòu)的半導體薄膜是工作電極的核心，其多孔的特點和巨大的比表面積保證了對染料分子足夠的吸附，同時，被吸附的染料分子跟二氧化鈦納米粒子之間形成的界面可以使電子高效的遷移，并選用適當?shù)难趸€原電解質(zhì)，利用染料來俘獲太陽光。

在染料敏化太陽能電池的各項原材料中，染料所占成本最高。另外，染料本身是有毒有害物質(zhì)。如果用過的染料溶液不加以處理而直接排放，不僅是一種巨大的浪費，還會對環(huán)境產(chǎn)生不可估量的影響。所以對染料進行回收再利用是大勢所趨。而回收的染料所面臨的一個問題是光電性能可能會降低，因此提高回收染料的光電性能變得十分重要。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種提高回收染料光電性能的方法，通過對用過的染料溶液進行回收并處理，提高其光電性能。

在此，本發(fā)明提供一種提高回收染料光電性能的方法，包括：

1）將待回收的染料溶液倒入盛有對染料難溶的第一溶劑的容器中，充分攪拌，加酸調(diào)節(jié)pH至2～6，使染料固體析出，過濾并干燥，得到染料粗品，其中所述對染料難溶的第一溶劑的體積為所述染料溶液的體積的5～20倍；

2）將所得的染料粗品與堿成鹽后通過柱層析法進行純化得到染料的鹽，所述柱層析法的柱填料為C18硅膠、或葡聚糖凝膠，洗脫劑中有機相與無機相的比例為2：1～8：1；

3）在所得的染料的鹽中加入對所述染料的鹽易溶而對染料難溶的第二溶劑，加酸調(diào)節(jié)pH至4～5，經(jīng)冷藏、過濾、干燥得到染料固體。

本發(fā)明對染料進行回收后，用柱層析以及重結(jié)晶的方法對其進行處理，經(jīng)過該處理，可使染料的純度提高，從而使得由該染料制備的染料敏化太陽能電池的光電性能大幅提高。相較于不經(jīng)本發(fā)明處理而直接回收的染料，由根據(jù)本發(fā)明的方法回收所得的染料制備的染料敏化太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率提高了13%以上。

較佳地，在步驟1）中，所述第一溶劑為水。

較佳地，在步驟1）中，用于調(diào)節(jié)pH的酸包括稀硝酸、稀鹽酸、和稀磷酸中的至少一種；所述酸的濃度以一元酸計為0.001～1M。

較佳地，在步驟2）中，所述堿包括四丁基氫氧化銨、四甲基氫氧化銨、和氨水中的至少一種。

較佳地，在步驟3）中，所述第二溶劑為水。

較佳地，在步驟3）中，所述第二溶劑的加入量為：對每克染料的鹽加入10～30mL所述第二溶劑。

較佳地，在步驟3）中，用于調(diào)節(jié)pH的酸包括稀硝酸、稀鹽酸、和稀磷酸中的至少一種；所述酸的濃度以一元酸計為0.001～1M。

較佳地，在步驟3）中，所述冷藏是在﹣1℃～﹣18℃冷藏5～20小時。

附圖說明

圖1為由使用本發(fā)明的方法回收得到的染料制備的染料敏化太陽能電池以及由未使用本發(fā)明的方法而直接回收的染料制備的染料敏化太陽能電池的I-V曲線。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和下述實施方式進一步說明本發(fā)明，應理解，附圖及下述實施方式僅用于說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。

本發(fā)明提供一種提高回收染料光電性能的方法：對染料進行回收后，用柱層析以及重結(jié)晶的方法對其進行處理，以提高其光電性能。具體地，作為示例，本發(fā)明的方法可以包括以下步驟。