[發明專利]一種基于不同形態納米金的敏化太陽能電池

有效

• 申請號: 201410096972.5
• 申請日: 2014-03-17
• 公開（公告）號: CN103871746B
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發明（設計）人: 張帥;董功雨;袁寧一;丁建寧;陸泳婷
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: H01G9/042
• 分類號: H01G9/042;H01G9/20
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司32200
• 代理人: 樓高潮

1.一種基于不同形態納米金的敏化太陽能電池，其制備方法包括制備光陽極的步驟、制備金納米棒的水分散液的步驟、光陽極的敏化步驟、制備對電極的步驟和電池的組裝步驟，其特征在于所述光陽極的敏化步驟為：首先，將制備的光陽極浸泡到一定濃度的和pH值的HAuCl₄·3H₂O水溶液中，待一定時間后取出光陽極，用水清洗后放入馬弗爐中煅燒，從而制備球狀納米金敏化的光陽極；接著，將上述制備的球狀納米金敏化的光陽極浸泡在3-巰基丙酸的水溶液中進行表面修飾，再將修飾后的光陽極浸泡在制備的金納米棒的水分散液中，浸泡后取出光陽極，清洗干燥后從而制得球狀和棒狀納米金共敏化的光陽極；所述球狀納米金的平均粒徑為1nm至15nm；所述金納米棒的平均長度和直徑分別為20nm至500nm和5nm至50nm。

2.如權利要求1所述的一種基于不同形態納米金的敏化太陽能電池，其特征在于：所述HAuCl₄·3H₂O水溶液的濃度為0.001M至0.1M，其pH值為4.5至10，浸泡時間為8h；所述煅燒溫度為200℃至450℃，煅燒時間為2h。

3.如權利要求1所述的一種基于不同形態納米金的敏化太陽能電池，其特征在于：所述3-巰基丙酸水溶液的濃度為0.01M至1.0M，所述金納米棒的水分散液中金的濃度為0.001wt％至0.04wt％。

4.如權利要求1所述的一種基于不同形態納米金的敏化太陽能電池，其特征在于所述制備光陽極的步驟為：首先在透明導電玻璃電極上制備一定厚度的TiO₂顆粒層或TiO₂納米棒層，接著對得到的電極進行煅燒，最后進行TiCl₄處理。

5.如權利要求4所述的一種基于不同形態納米金的敏化太陽能電池，其特征在于：TiO₂光陽極的制備方法為涂布法或水熱反應法。

6.如權利要求5所述的一種基于不同形態納米金的敏化太陽能電池，其特征在于：所述涂布法用于制備顆粒狀的TiO₂光陽極：首先將TiO₂納米顆粒加入到含有表面活性劑的混合溶劑中；接著對溶液進行超聲及攪拌，使其呈乳白色的泥漿狀；然后用涂藥器在清潔的導電玻璃表面形成均勻的TiO₂漿料層；最后待溶劑揮發完畢后放入馬弗爐中煅燒；最后進行TiCl₄處理；所述TiO₂納米顆粒大小為20nm至100nm；

所述混合溶劑含有水、乙醇和乙酸，其中水和乙醇的體積比為1/3～4/5：1，乙酸和乙醇的體積比為1/20～1/5；1，TiO₂納米顆粒在混合溶劑中的質量百分數為5％至15％；

所述表面活性劑包括Triton X-100、Triton X-102、Triton X-114和Triton X-165在內的非離子型表面活性劑，其在混合溶劑中的質量百分數為0.1％至3％；

所述TiCl₄處理是將煅燒后的電極放入70℃的濃度為40mM的TiCl₄水溶液中30分鐘，然后用純水洗凈，再放入馬弗爐中在450℃下煅燒30min；

所述涂布法能在同一導電玻璃表面重復數次，從而增加TiO₂納米顆粒層的厚度，該TiO₂納米顆粒層的厚度為5μm至20μm。