[發明專利]一種染料敏化太陽能電池光陽極活性膜及其制備方法

無效

• 申請號: 201410086270.9
• 申請日: 2014-03-11
• 公開（公告）號: CN103824697A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 王奇觀;黃釘勁;曹永軍;王素敏;李建平
• 申請（專利權）人: 西安工業大學
• 主分類號: H01G9/042
• 分類號: H01G9/042;H01G9/20
• 代理公司: 西安新思維專利商標事務所有限公司 61114
• 代理人: 黃秦芳

技術領域

本發明涉及太陽能電池光陽極活性膜制造技術領域，尤其涉及一種染料敏化太陽能電池光陽極活性膜及其制備方法。

背景技術

????進入21世紀以來，伴隨著人類工業文明的迅速發展，煤、石油、天然氣等礦物資源日益枯竭，作為光電轉換裝置的太陽能電池受到了世界各國科學界的重視。由于制備工藝簡單、價格低廉，染料敏化納米晶半導體太陽能電池，已成為世界各國競相研究的熱門課題。染料敏化太陽能電池由鍍有透明導電膜的導電基片、多孔納米晶二氧化鈦薄膜、染料光敏化劑、電解質溶液及透明對電極等幾部分構成。當光照射到電極上時，染料分子中的電子受激躍遷至激發態，注入到二氧化鈦導帶，此時染料分子自身轉變為氧化態。注入到二氧化鈦導帶的電子富集到導電基片上，并通過外電路流向對電極，形成電流。處于氧化態的染料分子則通過電解質溶液中的電子給體，自身恢復為還原態，使染料分子得到再生。被氧化的電子給體擴散至對電極，在電極表面被還原，從而完成一個光電化學反應循環。

????其中，由透明導電膜及二氧化鈦組成的光陽極直接影響著電池的總體性能。目前，如何優化透明導電膜的表面電化學性能、提高二氧化鈦的分散性及吸光強度成為電池性能進一步提升的重要因素。

碳納米管（CNT）是一種獨特的納米一維結構材料，具有高的載流子遷移率、優異的電學、光學性能。近年來，CNTs逐漸成為可能的太陽能電池材料，受到研究人員的廣泛關注。2009年Khatri等將CNT引入P3HT/n-Si的異質結電池，研究發現在電極中CNTs可以提高激子的分離效率同時為電子傳輸提供通道。但是，由于CNTs與Si的相容性不高，光電效率低于3%，因此，器件性能的有待進一步提高。

經現有的信息系統和網絡檢索，尚未發現有與本發明有完全相同的文獻或報道。

發明內容

現有的方法制備的染料敏化太陽能電池光陽極活性膜中，層疊的活性物質間相互滲透度較低，相容性不高，存在著激子分離效率低，同時電子傳輸通道不夠暢通的問題。

為克服現有技術存在的問題，本發明提供了一種染料敏化太陽能電池光陽極活性膜的制備方法，依次包括下述步驟：

透明導電基板的改性：在透明導電基體上組裝一層碳納米管；

制備改性碳納米管；

③制備漿料：將質量比為1~5:1000的改性碳納米管和P25納米晶放入研缽中，并加入醋酸纖維素、乙醇進行研磨，醋酸纖維素、乙醇與P25納米晶的質量比為1~2：1~2:1），得到碳納米管-納米二氧化鈦漿料；

④制備成品：將步驟③得到的漿料噴涂到導電基體上，形成二氧化鈦膜，然后在馬弗爐中進行燒結，再自然冷卻，即得到。?

上述透明導電固體基板是氟摻雜錫氧化物玻璃（FTO）或氧化錫銦玻璃（ITO）。

上述碳納米管是單壁、雙壁或多壁碳納米管。

上述制備方法制得的染料敏化太陽能電池光陽極活性膜。

與現有技術相比，本發明具有以下的優點：

通過碳納米管在導電基體表面的組裝有效降低由于表面缺陷所產生的阻礙電子傳輸的勢壘；

通過功能分子改性的碳納米管與P25納米晶混合形成分散均勻的二氧化鈦膜，有效消除了P25納米晶的團聚，提高了納米晶與基體的相容性及粘合力；同時提高了光陽極對太陽光的吸收系數，提高了電子的傳輸速率，從而使電池的光電轉換效率從2.3%提高到5%。

③適用范圍廣：可用于染料敏化太陽能電池制造領域，還可用于制備光電功能薄膜，柔性電子器件等的制造與裝配領域。

④與現有技術相比，本方法在操作上僅增加了對固體導電基板的組裝改性工序，因此，具有較強的簡易性。

附圖說明：

????圖1為透明導電基板的表面改性工藝流程圖；

????圖2為P25納米晶漿料的制作流程圖；

????圖3為二氧化鈦薄膜（a）及碳納米管/二氧化鈦薄膜（b）的掃描電鏡圖像；

????圖4為二氧化鈦薄膜（a）及碳納米管/二氧化鈦薄膜（b）的紫外-可見吸收光譜。

具體實施方式：

本發明提供了一種染料敏化太陽能電池光陽極活性膜的制備方法，借助于碳納米管優良的導電、吸附特性，通過碳納米管將透明導電基板與二氧化鈦活性層有機結合一起，同時起到了優化透明導電膜的表面電化學性能、提高二氧化鈦的分散性及吸光強度的作用。

下面結合附圖和具體實施方式對本發明進行詳細說明

實施例1：本發明制備光陽極活性膜的具體過程為：