[發(fā)明專利]染料敏化太陽能電池用摻雜納米金的電極及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410100606.2
• 申請日: 2014-03-18
• 公開（公告）號: CN103839689B
• 公開（公告）日: 2017-03-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡曉斌;李浩然
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: H01G9/20
• 分類號: H01G9/20;H01G9/042
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司31225
• 代理人: 林君如

1.染料敏化太陽能電池用摻雜納米金的電極，包括基板、基板上附著二氧化鈦薄膜，其特征在于，所述的二氧化鈦薄膜中均勻摻雜納米金粒子，該二氧化鈦薄膜為經(jīng)兩種不同染料先后敏化的雙層結(jié)構(gòu)的薄膜，下層為平板結(jié)構(gòu)的二氧化鈦膜層，上層為具有周期狀間隙的二氧化鈦膜層。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的染料敏化太陽能電池用摻雜納米金的電極，其特征在于，所述的納米金粒子的的直徑為10～100nm，平板結(jié)構(gòu)的二氧化鈦膜層厚度為5～10μm，具有周期狀間隙的二氧化鈦膜層的厚度為3～10μm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的染料敏化太陽能電池用摻雜納米金的電極，其特征在于，所述的基板為摻雜氟的氧化錫導(dǎo)電玻璃基板(FTO導(dǎo)電玻璃基板)或摻銦氧化錫導(dǎo)電玻璃(ITO導(dǎo)電玻璃基板)。

4.如權(quán)利要求1-3中任一項所述的染料敏化太陽能電池用摻雜納米金的電極的制備方法，其特征在于，該方法采用以下步驟；

(1)制備二氧化硅包覆的納米金顆粒溶液；

(2)將二氧化硅包覆的納米金顆粒及二氧化鈦漿料分散于乙醇并混合均勻，再將乙醇蒸發(fā)，得到摻雜納米金的二氧化鈦漿料；

(3)將摻雜納米金的二氧化鈦漿料均勻涂覆在基板上，膜厚通過膠帶控制在5～10μm，室溫下干燥后進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)得到電極基體；

(4)采用乳液聚合法，在隔絕空氣的條件下，將反應(yīng)單體苯乙烯與表面活性劑甲基丙烯酸均勻混合，在60℃-100℃下注入引發(fā)劑過硫化鉀進(jìn)行反應(yīng)，制備得到粒徑為150nm～300nm的聚苯乙烯小球；

(5)將電極基體垂直浸入到第四部制備的聚苯乙烯小球的水溶液中，在恒濕恒溫條件下放置3～15天，待溶液中的水分徹底揮發(fā)，電極基體上留下了一層均勻的薄膜，該薄膜由聚苯乙烯小球均勻堆疊而成，形成了周期性晶格為面心立方的結(jié)構(gòu)，薄膜厚度為3～10μm；

(6)將第五步中形成的表面覆蓋有聚苯乙烯小球的電極基體反復(fù)浸入到摻雜納米金的二氧化鈦前驅(qū)體中，摻雜納米金的二氧化鈦前驅(qū)體將聚苯乙烯小球的間隙完全填滿，再進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)去除聚苯乙烯小球，得到了具有雙層結(jié)構(gòu)的二氧化鈦電極基板；

(7)將得到的具有雙層結(jié)構(gòu)的二氧化鈦電極基板浸泡于第一種染料溶液中進(jìn)行敏化，用無水乙醇沖洗基板表面，去掉物理吸附的染料分子，再浸泡于第二種染料之中進(jìn)行敏化，取出后用無水乙醇沖洗并烘干，即為染料敏化太陽能電池用摻雜納米金的電極。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的染料敏化太陽能電池用摻雜納米金的電極的制備方法，其特征在于，步驟(2)中所述的二氧化鈦漿料以松油醇為溶劑，含有粒徑為8～20nm的二氧化鈦納米顆粒。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的染料敏化太陽能電池用摻雜納米金的電極的制備方法，其特征在于，步驟(3)所述的高溫?zé)Y(jié)是控制升溫速率為2℃/min升溫至450℃，并于450℃下保溫30～45min，再隨爐冷卻。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的染料敏化太陽能電池用摻雜納米金的電極的制備方法，其特征在于，步驟(6)所述的摻雜納米金的二氧化鈦前驅(qū)體為鈦酸四異丙酯、醋酸、硝酸以及包覆了二氧化硅的納米金水溶液的混合物，其中醋酸、鈦酸四異丙酯以及二氧化硅包覆的納米金顆粒溶液的體積比例為1∶5～10∶100～200，硝酸在體系中的濃度為0.1mM～1mM。