[發明專利]一種染料敏化太陽能電池織物光陽極及其制備方法

有效

• 申請號: 201410091354.1
• 申請日: 2014-03-13
• 公開（公告）號: CN103839686A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 許杰;李梅霞;王大祥;劉莉;柏自奎;方東;顧紹金;徐衛林
• 申請（專利權）人: 武漢紡織大學
• 主分類號: H01G9/042
• 分類號: H01G9/042;H01G9/20
• 代理公司: 武漢荊楚聯合知識產權代理有限公司 42215
• 代理人: 劉治河

技術領域

本發明涉及一種染料敏化太陽能電池織物光陽極及其制備方法。具體為采用化學鍍鎳的方法在織物基材上鍍上一層金屬鎳，并在金屬鎳表面上沉積一種納米多孔薄膜材料，在300℃的無氧條件下煅燒一段時間后作為染料敏化太陽能電池的光陽極。屬于染料敏化太陽能電池制備技術。

背景技術

太陽能作為一種用之不盡、取之不竭清潔型的能源備受人們的注視。1991年，瑞士洛桑聯邦高等技術學院Gratzel教授領導的研究小組成功的研制出采用納米多孔TiO₂半導體膜作為光電極，組裝的染料敏化太陽能電池的效率達到7.1%，其制作成本僅為硅太陽能電池的1/5～1/10，其廉價的成本，簡單的制作工藝以及穩定高效的光電轉換性能，為人類廉價利用太陽能提供了一種更有效的手段。

染料敏化太陽能電池主要由透明導電玻璃，納米TiO₂多孔半導體薄膜，光敏化劑，電解質和對電極組成。一般的光陽極為FTO或ITO的導電玻璃和納米TiO₂多孔半導體薄膜。使用導電玻璃不僅增加了電池的重量，柔性差，而且易破碎。再加上其制備需要的工藝條件復雜，成本高，限制了染料敏化太陽能電池在便攜式電子領域的應用。近年來，以柔性，可彎曲，質量輕，易攜帶，成本低等優點的導電PET或導電PEN作為導電基底的染料敏化太陽能電池受到了國內外學者和研究機構的高度重視。在人們對染料敏化太陽能電池的柔性化的研究進程中，中國專利公開號CN101944437A，公開日期2011年1月12日，發明名稱為一種用于柔性染料敏化太陽能電池的柔性光陽極及其制備方法，其選用柔性透明基材并在其上設置金屬網格，在網格的網孔內涂覆填充劑，然后涂覆高分子導電聚合物薄膜，制得的光陽極雖然具有一定的柔韌性，但是比較差，所制得的半導體膜不夠平整和致密，并且在基底的附著力也差，操作復雜。ACS?Applied?Material?Interfaces，2012.4.1709-1715，文章名稱（High-performance?plastic?Dye-sensitized?solar?cells?Based?on?low-cost?commercial?P25?TiO2?and?origanic?Dye）,該文章利用塑料PEN-ITO導電基材，電泳沉積納米二氧化鈦薄膜，然后對膜進行加壓，該方法制得的光陽極具有柔性，但是膜在基底上附著力差并且制備ITO的工藝復雜。

發明內容

針對上述存在問題，本發明的目的在于提供一種采用織物作為光陽極基材的染料敏化太陽能電池光陽極及其制備方法。為了實現上述目的，本發明的技術解決方案為：

一種染料敏化太陽能電池織物光陽極，所述的織物光陽極由織物基材，導電鎳層，多孔半導體納米材料構成，導電鎳層吸附在織物基材的外表面上，多孔半導體納米材料附著在導電鎳層表層上。

所述織物基材是棉織物或麻織物或腈綸織物或錦綸織物其中的一種。

一種染料敏化太陽能電池織物光陽極的制備方法，其具體步驟如下：

A?將清洗干凈的織物基材置于濃度為0.05～0.25g/mL的鎳鹽和濃度為0.02～0.25g/mL鹽酸的混合水溶液中浸漬10～30min后，取出放入濃度為0.01～0.2g/mL?NaBH₄和濃度0.01～0.2g/mL的NaOH混合水溶液中浸漬10～30min后取出，用去離子水清洗；

B?將經A步驟處理后的織物基材放入鎳鹽濃度為25～45g/L,丁二酸濃度為20～30g/L，蘋果酸濃度為20～30g/L,次亞磷酸鈉濃度為25～35g/L的混合水溶液中，在溫度65～80℃，PH值7～9的條件下反應1h,在織物基材表面鍍上一層導電金屬鎳，形成導電織物基材；

其中所述鎳鹽是硫酸鎳或乙酸鎳或氯化鎳中的一種；

?C?將乙醇，異丙醇，正丁醇按體積比為1:2:4配成10mL混合溶液，取0.35g納米氧化物粉末放入混合溶液中，用超聲波超聲30min后成為懸浮溶液，將一片金屬鉑片和一片經B步驟制得的導電織物基材垂直放入懸浮液中，其中金屬鉑片作為陽極，導電織物作為陰極，接通10V的直流電壓10～30?min，在施加電壓的作用下，懸浮液中的帶電荷的納米氧化物移動到陰極的導電織物基材的導電鎳層的表層上，然后在300℃通氬氣的馬弗爐中煅燒30min，在導電鎳層的表層形成多孔納米半導體薄膜層，得到染料敏化太陽能電池織物光陽極。

所述納米氧化物粉末為TiO₂或ZnO或WO₃的一種。