[發(fā)明專(zhuān)利]一種利用導(dǎo)電金屬膠帶結(jié)合電化學(xué)解吸附制備立體彩色敏化薄膜的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810355949.1
• 申請(qǐng)日: 2018-04-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108597884A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜海燕;劉偉慶
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南昌航空大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01G9/20
• 分類(lèi)號(hào): H01G9/20;H01G9/042
• 代理公司: 南昌洪達(dá)專(zhuān)利事務(wù)所 36111
• 代理人: 張榮

本發(fā)明公開(kāi)了一種利用導(dǎo)電金屬膠帶結(jié)合電化學(xué)解吸附制備立體彩色敏化薄膜的方法，方法為：（1）在導(dǎo)電玻璃上制備納米多孔半導(dǎo)體薄膜；（2）將薄膜浸泡在染料1中吸附至飽和；（3）利用導(dǎo)電金屬膠帶在敏化膜上形成局部導(dǎo)電或者局部絕緣區(qū)域，構(gòu)建三電極系統(tǒng)進(jìn)行染料解吸附；（4）利用膠帶隔離薄膜上的敏化區(qū)域和空白區(qū)域，浸泡另一種染料2；（5）重復(fù)步驟（3）、（4）得到立體彩色薄膜。本發(fā)明優(yōu)勢(shì)在于:解決平面單色薄膜功能單一的局限性；利用導(dǎo)電金屬膠帶結(jié)合電化學(xué)進(jìn)行解吸附，使在空間上的空白區(qū)域的位置和圖案可控；利用化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的膠帶進(jìn)行敏化和空白區(qū)域的隔離，使制備得到的立體彩色敏化薄膜圖案清晰，染料之間互不污染。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電化學(xué)和納米材料的交叉領(lǐng)域，主要涉及一種利用導(dǎo)電金屬膠帶結(jié)合電化學(xué)解吸附制備立體彩色敏化薄膜的方法。

背景技術(shù)

1991年Gr?tzel教授研制出的染料敏化太陽(yáng)能電池，自問(wèn)世以來(lái)，以其新穎的結(jié)構(gòu)以及獨(dú)特的光電轉(zhuǎn)換模式，越來(lái)越受廣大關(guān)注。染料敏化太陽(yáng)能電池主要由導(dǎo)電玻璃、納米多孔半導(dǎo)體薄膜、染料、電解質(zhì)和鉑對(duì)電極構(gòu)成，形成一種“三明治”的結(jié)構(gòu)模式。其中光電轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵部位在于厚度只有15 μm左右的納米多孔半導(dǎo)體薄膜上，當(dāng)其上吸附滿(mǎn)染料后就組成電池的重要部件。所以提高膜上染料的吸光度成為提高電池效率的主要措施之一。傳統(tǒng)的制備方法中，因?yàn)榧夹g(shù)的限制，使得同時(shí)吸附的染料單一且被動(dòng)。眾所周知，一種染料吸收的光譜區(qū)間是有限的，所以如果在膜上制備多種染料，那么電池同時(shí)吸收的光譜范圍就擴(kuò)大了，從而提高了電池效率，這就使得如何制備多色、圖案可控的薄膜成為熱門(mén)研究。

立體彩色敏化薄膜不僅僅于提高電池效率上作用巨大，在美觀(guān)上也具有一定優(yōu)勢(shì)。另外，如果可以有一種方法能將膜的正反面制備出不同圖案以及不同的顏色，那么這種立體彩色敏化薄膜的作用將不再局限于制備染料敏化太陽(yáng)能電池，有望在裝飾品、家居、Logo等工藝上發(fā)揮其作用。

制備立體彩色薄膜的難點(diǎn)在于薄膜僅有10-15微米左右，如何控制電解的力度以及位置將薄膜在空間上解吸附，然后將特定染料吸附于空間上的某一區(qū)域。染料敏化太陽(yáng)能電池的敏化薄膜通常是浸泡在染料中吸附，這樣一次只能同時(shí)吸附一種染料，導(dǎo)致光譜的吸收區(qū)間單一。因此，提高薄膜的光譜吸收范圍仍然至關(guān)重要。而本發(fā)明提供的在空間上制備立體彩色敏化薄膜的方法，不僅可以提高敏化薄膜的利用率，還可以提高敏化太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種利用導(dǎo)電金屬膠帶結(jié)合電化學(xué)解吸附制備立體彩色敏化薄膜的方法。旨在得到一種在空間上圖案、顏色以及薄膜正反兩面圖案可控的立體彩色敏化薄膜。

本發(fā)明一種利用導(dǎo)電金屬膠帶結(jié)合電化學(xué)解吸附制備立體彩色敏化薄膜的方法，包括如下步驟：

（1）在導(dǎo)電玻璃上制備納米多孔半導(dǎo)體薄膜；

（2）納米多孔半導(dǎo)體薄膜浸泡于染料中，在25℃下吸附12h至飽和；

（3）搭建一個(gè)以敏化膜為工作電極，鉑片為對(duì)電極，銀絲為參比電極的三電極系統(tǒng)進(jìn)行染料的解吸附。通過(guò)改變導(dǎo)電金屬膠帶的粘貼方式、形狀以及位置在敏化膜上形成局部導(dǎo)電或者局部絕緣區(qū)域，再根據(jù)所需脫附染料的量來(lái)控制施加電勢(shì)的大小以及時(shí)間，在空間上得到一個(gè)所需的空白區(qū)域；

（4）將薄膜上的敏化區(qū)域用膠帶進(jìn)行隔離后，浸泡于另一種染料中，使得解吸附后的空白區(qū)域吸附上這種染料；

（5）重復(fù)步驟（3）、（4）就可以得到顏色分明、圖案清晰、染料互不污染的立體彩色敏化薄膜。

所述染料有N719、N3、黑染料、Z907、Z910、Z955、K8、K19、K51、K73、HRS-1釕吡啶類(lèi)配合物，鋨吡啶類(lèi)配合物，部花青、卟啉金屬類(lèi)配合物、二氫吲哚衍生物、香豆素衍生物有機(jī)染料，每種染料單獨(dú)溶解在乙腈或乙醇中，濃度為1.0×10^-3 -5.0×10^-4 M，構(gòu)成一種染料溶液。