[發明專利]一種燃料敏化太陽能電池的制備方法

在審

• 申請號: 201410575529.6
• 申請日: 2014-10-25
• 公開（公告）號: CN104332313A
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發明（設計）人: 郝青
• 申請（專利權）人: 陜西玉航電子有限公司
• 主分類號: H01G9/042
• 分類號: H01G9/042;H01G9/048;H01G9/20
• 代理公司: 西安億諾專利代理有限公司 61220
• 代理人: 康凱

技術領域

本發明涉及太陽能電池技術領域，具體涉及一種燃料敏化太陽能電池的制備方法。

背景技術

??DSSCs由染料敏化半導體氧化物薄膜(通常為銳鈦礦型TiO₂)、電解質、對電極和導電基底組成。已有大量文獻報道不同有序結構TiO₂薄膜的制備，如TiO₂納米管}7、納米棒和納米線，以提高DSSCs的光電轉換效率。但這些TiO₂光陽極制備過程復雜且成本較高，限制其在DSSCs中的進一步應用。近年來，利用膠體晶體模板制備三維有序TiO₂電極的方法簡單有效，吸引廣泛關注。為了進一步提高DSSCs的光電轉換效率，有人嘗試構建TiO₂雙層膜電極。有序大孔一介孔TiO2／P25雙層膜光陽極，使得光電轉換效率從3.04％提高到了5.55％。

發明內容

本發明旨在提出一種究具有特殊雙層結構TiO₂薄膜的燃料敏化太陽能電池。

本發明的技術方案在于：

一種燃料敏化太陽能電池的制備方法，采取如下步驟：

步驟1：膠體微球的制備：

（1）：原材料的準備：苯乙烯、丙烯酸、過硫酸鉀、鈦酸四異丙酯、無水乙醇、異丙醇、二乙醇胺、濃硫酸、過氧化氫、乙酰丙酮和OP乳化劑；N719染料和電解液；其中，苯乙烯單體通過5％(質量分數)的氫氧化鈉溶液去除阻聚劑，過硫酸鉀在40℃下進行重結晶。

（2）膠體微球的制備：

2-1：向四口燒瓶中加入8g苯乙烯單體和1g丙烯酸單體，在氮氣保護下攪拌回流；

2-2：待溶液加熱到70℃恒溫后，以2mL／min的速度緩慢滴加含有引發劑KPS水溶液其中，KPS水溶液的制備方法為將0.29?KPS溶于80mL去離子水中，滴加前預熱至70℃即可；

2-3：在氮氣保護下以300r／min的磁力攪拌反應10h；

2-4：反應結束自然冷卻至室溫，將獲得的PS乳膠液離心洗滌數次，制得膠體微球，備用。

步驟2：PS膠體晶體的制備：

（1）載玻片的處理：在98％(質量分數)的H₂SO₄和30％(質量分數)的H₂O₂混合溶液(體積比為3：1)中浸泡12h進行親水處理；

（2）將上述載玻片和導電玻璃依次放人異丙醇、無水乙醇和去離子水中進行超聲清洗，并在氮氣流中干燥，備用；

（3）在溫度為55℃和相對濕度為70％的條件下，將基片垂直浸入PS微球懸浮液(0.3％?(質量分數)中，靜置12h，即可在基片表面獲得自組裝的膠體晶體，取出后自然干燥。

步驟3：大孔TiO₂薄膜的制備：

（1）：將鈦酸四異丙酯、無水乙醇、二乙醇胺和去離子水水以1：7.44：0.24：0.06的質量比混合，得到TiO₂前驅體溶膠;

（2）：將經過上述步驟2獲得的膠體晶體垂直浸漬在鈦溶膠中，1min后以2.5mm/s的提拉速度將膠體晶體抽出，溶膠滲入到膠體晶體的空隙中，得到鈦溶膠／PS膠體晶體的復合物；

（3）將經過浸漬處理的上述復合物充分暴露在空氣中直至完全干燥，升溫后保溫2h后隨爐冷卻至室溫，即制得大孔TiO₂薄膜,其中，升溫速度為2℃／min，升溫到500℃。

步驟4：太陽能電池的組裝：

（1）取少量上述大孔TiO₂放人瑪瑙研缽中，加入適量的水、乙酰丙酮和OP乳化劑，研磨成TiO₂漿料；

（2）采用刮刀法將漿料涂敷在上述覆蓋有鈦溶膠／PS膠體晶體的復合物的導電玻璃上，用膠帶對TiO₂雙層膜的總厚度(10～15????????????????????????????????????????????????)進行控制，測得厚度約為12.2；

（3）自然干燥后，將上述物質以2°C／min的速度緩慢升溫至500℃，

保溫2h后隨爐冷卻至室溫；

（4）即將其置于0.5mmol／L的N719乙醇溶液中浸泡24h后取出，用乙醇清洗3次并干燥；

（5）在導電玻璃上制備Pt對電極，與經過敏化的陽極進行封裝，再滴入電解液后制得燃料敏化太陽能電池。

優選地，所述自然干燥后將上述物質升溫的速率為2°C／min。