[發(fā)明專利]一種用于染料敏化太陽能電池的光陽極及其制備方法

在審

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• 申請日: 2017-04-18
• 公開（公告）號: CN107068408A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發(fā)明（設計）人: 李振;于麗波
• 申請（專利權）人: 河西學院
• 主分類號: H01G9/20
• 分類號: H01G9/20
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所(普通合伙)22210
• 代理人: 南小平

技術領域

本發(fā)明屬于染料敏化太陽能電池領域，具體涉及一種用于染料敏化太陽能電池的光陽極及其制備方法。

背景技術

染料敏化太陽能電池屬于新一代光伏電池，由于其制備成本低廉、轉換效率高的特點，使染料敏化太陽能電池在光伏市場中顯示出很高的潛在應用價值。染料敏化太陽能電池的構成主要由光陽極、電解質、以及對電極組成。其中光陽極是染料接受光照產生光生電子的部分，對電池光伏性能產生重要的影響。目前主要的光陽極構成為TiO₂顆粒堆積結構，但是這種結構的缺點在于電子傳輸途徑較長，同時電荷復合中心較多，不利于電流的提高。基于TiO₂納米管構建光陽極可以為電子傳輸提供快速的通道，但是，傳統(tǒng)的陽極氧化方法制備得到的TiO₂納米管是生長在金屬Ti箔上的，所以在染料敏化太陽能電池的應用中只能從對電極一側接受光照，不利于陽光的充分利用，導致電池效率較低。

發(fā)明內容

本發(fā)明要解決現(xiàn)有技術中由傳統(tǒng)的陽極氧化方法制備得到的TiO₂納米管構建的光陽極應用于染料敏化太陽能電池只能從對電極一側接受光照，不利于陽光的充分利用，導致電池效率較低的技術問題，提供一種用于染料敏化太陽能電池的光陽極及其制備方法，制備的可透光的TiO₂納米管薄膜光陽極，既為電子傳輸提供了快速的通道，同時又能保證光陽極受光，提高了光的利用率，使染料敏化太陽能電池呈現(xiàn)更好的光伏性能。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案具體如下：

一種用于染料敏化太陽能電池的光陽極，該光陽極包括：

FTO導電玻璃；

平鋪在所述FTO導電玻璃的導電面的粘結劑；

附在所述粘結劑上的透光TiO₂納米管薄膜；

所述透光TiO₂納米管薄膜是由中空可透光的TiO₂納米管緊密排列形成的陣列結構的透光薄膜。

在上述技術方案中，所述透光TiO₂納米管薄膜是由外徑分布在105-125nm，內徑分布在90-110nm，薄膜厚度15μm的中空可透光的TiO₂納米管緊密排列形成的陣列結構的透光薄膜。

在上述技術方案中，所述粘結劑是由15wt％乙基纖維素，15wt％無水乙醇和70wt％松油醇組成。

一種用于染料敏化太陽能電池的光陽極的制備方法，包括以下步驟：

步驟A：將金屬Ti箔表面打磨光滑，超聲洗滌、清洗、吹干備用；

步驟B：配制電解液；

步驟C：將金屬Ti箔作為陽極與直流穩(wěn)壓電源正極相連，石墨片作為陰極與直流穩(wěn)壓電源負極相連，在電解池中對金屬Ti箔進行第一次陽極氧化反應，反應結束后得到生長在金屬Ti箔表面的TiO₂納米管；

步驟D：將步驟C得到的TiO₂納米管轉移至馬弗爐中進行退火處理，冷卻，得到銳鈦礦型TiO₂納米管；

步驟E：將步驟D得到的銳鈦礦型TiO₂納米管重新放入到步驟B配制的電解液中，進行第二次陽極氧化反應，反應結束后獲得產品；

步驟F：將步驟E得到的產品放入10％-30％的H₂O₂水溶液中浸泡8-12小時，得到從金屬Ti箔上分離下來的透光TiO₂納米管薄膜；

步驟G：配制粘結劑；

步驟H：將步驟G得到的粘結劑以刮刀法平鋪在FTO導電玻璃的導電面，將步驟F得到的透光TiO₂納米管薄膜附在粘結劑上，壓平，轉移至烘箱中烘干；

步驟I：將步驟H得到的產品轉移至馬弗爐中退火處理，得到用于染料敏化太陽能電池的光陽極。

在上述技術方案中，步驟B中所述配制電解液的具體步驟為：在聚四氟乙烯材質電解池中配制NH₄F含量為0.5wt％，去離子水含量為3vol％的乙二醇電解液。

在上述技術方案中，步驟C中所述第一次陽極氧化反應的條件為：電壓50V，時間8h，陰陽兩極間距為10cm。

在上述技術方案中，步驟D中所述退火處理的溫度為450℃，時間為2h。

在上述技術方案中，步驟E中所述第二次陽極氧化反應的條件為：電壓10V，時間8h。

在上述技術方案中，步驟G中所述配制粘結劑溶液的具體步驟為：