專利名稱：摻雜染料敏化太陽電池光陽極、其制備方法及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種介孔半導(dǎo)體摻雜納米晶二氧化鈦光陽極，其制備方法及其應(yīng)用， 具體地說是摻雜染料敏化太陽電池光陽極、其制備方法及其應(yīng)用，屬于太陽能電池技術(shù)領(lǐng) 域。
背景技術(shù)：
太陽能是一種取之不盡、用之不竭、清潔可再生資源，具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和巨大的開 發(fā)利用潛力，是未來最具發(fā)展前途的新能源。廣義上的太陽能是地球上許多能量的來源，如 風(fēng)能、化學(xué)能、水的勢(shì)能等。狹義的太陽能則限于太陽輻射的光熱、光電和光化學(xué)的直接轉(zhuǎn) 換。充分利用太陽能有利于保持人與自然的和諧相處及能源與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。太陽能電池是對(duì)太陽能光電利用的有效利用的途徑之一。目前，太陽能電池的應(yīng) 用已從軍事領(lǐng)域、航天領(lǐng)域進(jìn)入工業(yè)、商業(yè)、農(nóng)業(yè)、通信、家用電器以及公用設(shè)施等部門，尤 其可以分散地在邊遠(yuǎn)地區(qū)、高山、沙漠、海島和農(nóng)村使用，以節(jié)省造價(jià)很高的輸電線路。從 長遠(yuǎn)來看，隨著太陽能電池制造技術(shù)的改進(jìn)以及新的光-電轉(zhuǎn)換裝置的發(fā)明，各國對(duì)環(huán)境 的保護(hù)和對(duì)再生清潔能源的巨大需求，太陽能電池將是利用太陽輻射能比較切實(shí)可行的方 法，可為人類未來大規(guī)模地利用太陽能開辟廣闊的前景。相對(duì)于傳統(tǒng)的高制作成本的半導(dǎo)體p-n結(jié)太陽電池而言，由瑞士洛桑高等理工學(xué) 院(EP-FL) Gratzel等教授于1991年在《自然》雜志上報(bào)道以納米晶TW2薄膜為基礎(chǔ)的新型 太陽電池-染料敏化太陽電池(Dye-Sensitized Solar Cell，以下簡稱DSSC)以其原料易 得(二氧化鈦等薄膜材料是一種資源豐富、安全無毒、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的半導(dǎo)體材料)，制造 成本低廉(僅為單晶硅太陽能電池的1/10)、制備工藝簡單的特點(diǎn)迅速成為光伏領(lǐng)域的研 究熱點(diǎn)和重點(diǎn)。人們逐漸認(rèn)識(shí)到DSSC具有大規(guī)模應(yīng)用前景，是低價(jià)太陽電池的一個(gè)新的選 擇。對(duì)它的研究將有利于緩解當(dāng)今能源危機(jī)和環(huán)境污染的問題，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)和長 遠(yuǎn)意義，進(jìn)而為太陽電池的普及化、民用化開辟了一條嶄新的道路。納米晶二氧化鈦薄膜在DSSC器件中起著非常重要的作用支撐和吸附染料，作為 傳遞電子的載體。納米二氧化鈦薄膜的比表面積、孔徑、空隙率、厚度、晶型等參數(shù)，直接影 響染料敏化太陽能電池中染料的吸附量，電子從染料激發(fā)態(tài)到導(dǎo)電玻璃的船體以及電解質(zhì) 中氧化-還原電對(duì)的有效傳輸。因而納米薄膜的性能對(duì)染料敏化太陽能電池的性能優(yōu)非常 關(guān)鍵的影響，對(duì)其研究也是DSSC領(lǐng)域不容忽視的課題。目前，對(duì)納米薄膜的研究多集中在 某一種制備方法的不同條件對(duì)電池光電性能的影響，或是合成、尋找新的半導(dǎo)體/化合物 半導(dǎo)體材料，以便提高半導(dǎo)體光陽極對(duì)太陽光的利用和減少注入到半導(dǎo)體導(dǎo)電的光生電子 同染料電解質(zhì)的復(fù)合。為了提高半導(dǎo)體光陽極對(duì)太陽光的利用和減少注入到半導(dǎo)體導(dǎo)帶的光生電子同 染料電解質(zhì)的復(fù)合，目前報(bào)道的方法主要有表面化學(xué)改性、半導(dǎo)體復(fù)合其他氧化物薄膜、以 及形貌設(shè)計(jì)等方法。但已有的方法在工藝的復(fù)雜程度和產(chǎn)品性能上并不能達(dá)到令人滿意的 程度。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供一種工藝簡單、能更加有 效改善電池的光電轉(zhuǎn)換性能，提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率的摻雜染料敏化太陽電池光 陽極、其制備方法及其應(yīng)用。本發(fā)明解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案本發(fā)明摻雜染料敏化太陽電池光陽極的特點(diǎn)在于在結(jié)構(gòu)上分為三層，其中的第 一層為普通玻璃；第二層為摻F的SnA透明導(dǎo)電膜；第三層為寬禁帶介孔半導(dǎo)體的納米顆 粒摻雜納米晶半導(dǎo)體顆粒而形成的納米晶多孔復(fù)合薄膜；在所述納米晶多孔復(fù)合薄膜上吸 附有染料。本發(fā)明摻雜染料敏化太陽電池光陽極的特點(diǎn)也在于所述寬禁帶介孔半導(dǎo)體的納 米顆粒為SiA納米顆粒。本發(fā)明摻雜染料敏化太陽電池光陽極的特點(diǎn)也在于所述納米晶半導(dǎo)體顆粒為 TiO2納米顆粒。本發(fā)明摻雜染料敏化太陽電池光陽極的特點(diǎn)也在于所述納米晶多孔復(fù)合薄膜為 SiO2和TiO2復(fù)合薄膜。本發(fā)明摻雜染料敏化太陽電池光陽極的特點(diǎn)也在于所述的染料為N719染料。本發(fā)明摻雜染料敏化太陽電池光陽極的制備方法的特點(diǎn)是按如下步驟進(jìn)行a、制備摻雜SW2的TW2漿料將顆粒尺寸為2-50nm的SW2粉和顆粒尺寸為15-50nm的P25粉混合，分別加入 分析純的醋酸、去離子水、無水乙醇、松油醇、乙基纖維素進(jìn)行研磨、磁力攪拌、超聲分散和 旋轉(zhuǎn)蒸餾，得到摻雜SiO2的TiA漿料；b、制備摻雜SiA的TiA的納米晶多孔復(fù)合薄膜在所述普通玻璃表面覆摻F的SnO2透明導(dǎo)電膜形成導(dǎo)電玻璃，對(duì)所述導(dǎo)電玻璃進(jìn) 行TiCl4預(yù)處理后，采用絲網(wǎng)印刷將步驟a制得的摻雜SiA的TiA漿料印刷于導(dǎo)電玻璃上 靜置、干燥，重復(fù)印刷、靜置和干燥之后經(jīng)燒結(jié)再進(jìn)行TiCl4后處理；隨后再次燒結(jié)得到摻雜 SiO2的TiA的納米晶多孔復(fù)合薄膜；C、制備摻雜SiA的TiA的納米晶復(fù)合光陽極將經(jīng)步驟b制得的摻雜SiA的TiO2的納米晶多孔復(fù)合薄膜放入馬弗爐中升溫至 設(shè)定溫度后取出，在N719染料的無水乙醇溶液中浸泡，取出后用無水乙醇洗去表面殘留的 染料，吹干后即得摻雜SiA的TiA的納米晶復(fù)合光陽極。本發(fā)明摻雜染料敏化太陽電池光陽極的制備方法的特點(diǎn)也在于所述步驟a中制 備摻雜SiO2的TiA漿料的過程是取P25粉5g，將SiO2與TiO2混合均勻，所述SiO2的質(zhì)量為TiO2質(zhì)量的2. 5-15%, 依次分別加入l_2mL醋酸，以每次ImL分5次共加入5ml去離子水，以每次ImL分15次共加 入15mL無水乙醇，以每次2. 5mL分6次加入共15mL無水乙醇，每加一次液體攪拌3分鐘； 再加入IOOmL無水乙醇得漿料；將所述漿料磁力攪拌10分鐘，攪拌速度為200-400轉(zhuǎn)/分 鐘；再經(jīng)超聲分散60分鐘；隨后加入20g松油醇，重復(fù)磁力攪拌和超聲分散；再加入3g乙 基纖維素和30g無水乙醇重復(fù)磁力攪拌和超聲分散；最后在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中30-70°C下旋轉(zhuǎn)蒸餾2-8小時(shí)得到可用于絲網(wǎng)印刷的漿料。本發(fā)明摻雜染料敏化太陽電池光陽極的制備方法的特點(diǎn)也在于所述步驟b中制 備摻雜SiO2的TiA的納米晶多孔復(fù)合薄膜的過程是將導(dǎo)電玻璃置于濃度為20_300mM、溫度為70°C的TiCl4水溶液中浸沒處理30 分鐘，取出用去離子水洗去導(dǎo)電玻璃表面的TiCl4水溶液，吹干待用；采用絲網(wǎng)印刷，用 100-400目的絲網(wǎng)將步驟a制得的摻雜SW2的TW2漿料印刷于導(dǎo)電玻璃上，靜置3分鐘， 125°C干燥處理8分鐘，根據(jù)所要求的納米晶多孔復(fù)合薄膜的厚度進(jìn)行重復(fù)印刷、靜置和干 燥；然后以500°C燒結(jié)至少15分鐘后自然冷卻至室溫，再置于濃度為20-300毫摩爾、溫度 為70°C的TiCl4水溶液中浸沒處理30分鐘后，取出用去離子水洗去導(dǎo)電玻璃表面的TiCl4 水溶液，吹干后置于馬弗爐中以500°C燒結(jié)至少15分鐘，得到摻雜SW2的TW2的納米晶多 孔復(fù)合薄膜。本發(fā)明摻雜染料敏化太陽電池光陽極的制備方法的特點(diǎn)也在于所述步驟c中制 備摻雜SiO2的TiA的納米晶復(fù)合光陽極的過程是將步驟b制備所得的摻雜SW2的TiA的納米晶多孔復(fù)合薄膜置于馬弗爐中以 500°C燒結(jié)30分鐘，然后降溫到70-150°C時(shí)取出，隨即放入濃度為10_70mM的N719染料的 無水乙醇溶液中浸泡10-30小時(shí)，取出后用無水乙醇洗去表面殘留的染料，吹干即得到摻 雜SiO2的TW2的納米晶復(fù)合光陽極。本發(fā)明摻雜染料敏化太陽電池光陽極的用途的特點(diǎn)是在染料敏化太陽電池中應(yīng)用。與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在1、本發(fā)明使用介孔二氧化硅摻雜納米晶二氧化鈦半導(dǎo)體制備的光陽極薄膜與導(dǎo) 電玻璃接觸良好、膜面平整，解決了納米多孔薄膜容易剝離的問題，通過改變寬禁帶介孔半 導(dǎo)體的摻雜量，實(shí)現(xiàn)對(duì)二氧化鈦納米顆粒尺寸、比表面積大小和空隙率等有效控制，使光電 子能夠有效在二氧化鈦網(wǎng)格中傳輸，明顯抑制暗電流的產(chǎn)生，顯著提高電流密度，同時(shí)也使 二氧化鈦的費(fèi)米能級(jí)提高，開路電壓有部分提升，可很好的改善電池的光電轉(zhuǎn)換性能，提高 太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。2、本發(fā)明制備工藝簡單，重復(fù)性良好，成本低廉，不僅可以應(yīng)用于染料敏化太陽能 電池材料，還可以再光催化、氣體敏感材料等領(lǐng)域應(yīng)用。
四

圖1為不同濃度的Si02/Ti02漿料的XRD圖。圖2為實(shí)施例3制備的納米晶多孔復(fù)合薄膜的TEM圖。圖3為實(shí)施例3制備的納米晶多孔復(fù)合薄膜的HR-TEM圖。圖4為本發(fā)明制備的納米晶多孔復(fù)合薄膜(四層)的表面FESEM圖，SiO2的添加 量為TiO2質(zhì)量的7.5%。圖5為本發(fā)明制備的納米晶多孔復(fù)合薄膜(四層)的斷面FESEM圖，SiO2的添加 量為TiO2質(zhì)量的7.5%。圖6為本發(fā)明制備的納米晶多孔復(fù)合光陽極組裝成的DSSC(Cell 3)的I-V圖。五具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 a、制備摻雜SW2的TW2漿料取P25粉5g，將SW2與TW2混合均勻，SW2的質(zhì)量為TW2質(zhì)量的2. 5%，依次分 別加入ImL醋酸，以每次ImL分5次共加入5ml去離子水，以每次ImL分15次共加入15mL 無水乙醇，以每次2. 5mL分6次加入共15mL無水乙醇，每加一次液體攪拌3分鐘；再加入 IOOmL無水乙醇得漿料；將所述漿料磁力攪拌10分鐘，攪拌速度為300轉(zhuǎn)/分鐘；再經(jīng)超聲 分散60分鐘；隨后加入20g松油醇，重復(fù)磁力攪拌和超聲分散；再加入3g乙基纖維素和30g 無水乙醇重復(fù)磁力攪拌和超聲分散；最后在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中40°C下旋轉(zhuǎn)蒸餾6小時(shí)得到可用 于絲網(wǎng)印刷的漿料，記為漿料B。b、制備摻雜SiA的TiA的納米晶多孔復(fù)合薄膜將FTO導(dǎo)電玻璃依次用洗潔精、酒精、丙酮超聲清洗20分鐘，用去離子水沖洗干 凈，吹干，置于異丙醇溶液中浸泡5天。將清洗干凈的導(dǎo)電玻璃取出，吹干。將其置于濃度為lOOmM、溫度為70°C的TiCl4 水溶液中浸沒處理30分鐘，取出用去離子水洗去導(dǎo)電玻璃表面的TiCl4水溶液，吹干待用； 采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)，用200目的絲網(wǎng)將漿料B印刷于導(dǎo)電玻璃上，靜置3分鐘，125°C干燥 處理8分鐘。重復(fù)印刷、靜置、干燥的步驟4次；然后150°C 10分鐘；325°C 5分鐘，375°C 5 分鐘，450°C 15分鐘，500°C 30分鐘后自然冷卻至室溫，再置于濃度為125mM、溫度為70°C的 TiCl4水溶液中浸沒處理30分鐘后，取出用去離子水洗去導(dǎo)電玻璃表面的TiCl4水溶液，吹 干后置于馬弗爐中150°C 10分鐘；325°C 5分鐘，375°C 5分鐘，450°C 15分鐘，500°C 30分 鐘，得到摻雜質(zhì)量比為2. 5%的SW2與TW2的納米晶多孔復(fù)合薄膜。C、制備摻雜SiA的TiA的納米晶復(fù)合光陽極將SiA與TiA的納米晶多孔復(fù)合薄膜自然冷卻至120°C左右取出，立即放入50mM N719的無水乙醇溶液中浸泡30h。取出后用無水乙醇洗去表面殘留的染料，吹干，即得納米 晶復(fù)合光陽極，避光保存待封裝。實(shí)施例2 本實(shí)施例的制備方法同實(shí)施例1，不同的是SiA的添加量為TiA質(zhì)量的5%，步驟 a中得到的可用于絲網(wǎng)印刷的漿料，記為漿料C。實(shí)施例3 本實(shí)施例的制備方法同實(shí)施例1，不同的是SW2的添加量為TiO2質(zhì)量的7. 5%，步 驟a中得到的可用于絲網(wǎng)印刷的漿料，記為漿料D。對(duì)該復(fù)合薄膜的表面和斷面進(jìn)行掃描電子顯微鏡(FE-SEM)分析得到的印刷四層 Si02/Ti02漿料，燒結(jié)后的膜厚約為17.9μπι。由圖4，5可知復(fù)合薄膜表明光滑、納米顆粒 分布均勻，且形成彼此連接的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，在比較大的顆粒(為TiO2)的周圍分布有比較小 (為SiO2)的顆粒，該小顆粒不但增加了 TiO2顆粒之間的有效連接，同時(shí)也使TiO2與導(dǎo)電玻 璃之間的結(jié)合更加牢固。實(shí)施例4 本實(shí)施例的制備方法同實(shí)施例1，不同的是SW2的添加量為TiO2質(zhì)量的10%，步 驟a中得到的可用于絲網(wǎng)印刷的漿料，記為漿料E。
實(shí)施例5 本實(shí)施例的制備方法同實(shí)施例1，不同的是SW2的添加量為TW2質(zhì)量的12. 5%, 步驟a中得到的可用于絲網(wǎng)印刷的漿料，記為漿料F。實(shí)施例6 本實(shí)施例的制備方法同實(shí)施例1，不同的是SW2的添加量為TW2質(zhì)量的15%，步 驟a中得到的可用于絲網(wǎng)印刷的漿料，記為漿料G。實(shí)施例7 本實(shí)施例的制備方法同實(shí)施例1，不同的是不加SiO2，步驟a中得到的可用于絲網(wǎng) 印刷的漿料，記為漿料A。將漿料A-G依次于150 °C 10分鐘，325 °C 5分鐘，375°C 5分鐘，450 °C 15分鐘， 5000C 30分鐘進(jìn)行燒結(jié)，得到的粉末分別進(jìn)行XRD、BJH和BET分析。圖1的XRD分析表明含 SiO2為2. 5-15%漿料都為銳鈦礦結(jié)構(gòu)，SiO2的加入并沒有改變TiA的晶相，只減小了 TiA 的晶粒尺寸。這與掃描電子顯微鏡(FE-SEM)分析得到的TiO2顆粒的直徑約為15-40nm是 一致的；對(duì)漿料D在掃描投射電子顯微鏡(TEM)上進(jìn)行分析，由圖2，3可知在結(jié)晶比較好 的銳鈦礦TiO2的顆粒周圍附著有絮狀的SiO2顆粒，這使得光生電子能夠有效在二氧化鈦網(wǎng) 格中傳輸，明顯抑制暗電流的產(chǎn)生，顯著提高電流密度，繼而很大的程度上提高了電池的效 率。將實(shí)施例1-7制備的摻雜染料敏化太陽電池光陽極封裝制備染料敏化太陽電池， 具體步驟如下在事先打過一個(gè)小孔清洗干凈吹干后的FTO導(dǎo)電玻璃上印刷一層鉬漿料，410°C 在馬弗爐中燒結(jié)30分鐘，得到與印刷有鉬的孔對(duì)電極。分別將實(shí)施例1-7制備的摻雜S^2 的Si02/Ti02m米晶復(fù)合光陽極與印刷有鉬的孔對(duì)電極對(duì)疊，兩電極之間置入60 μ m厚的回 字形熱封膜，用熱封機(jī)130°C熱壓封裝，熱壓時(shí)間為20秒。真空灌注電解質(zhì)1(0. 6M MPII, 0. IM I2,0. 5MTBP,0. IM LiI的3-甲氧基丙腈溶液作為電解質(zhì))，再用熱封膜和載玻片封住 小孔，組裝成電池，得到SiA添加量分別為0 %，2. 5 %，5 %，7. 5 %，10 %，12. 5 %，15 %的染 料敏化太陽電池，分別記為 Cell 0, Cell 1，Cell 2，Cell3，Cell 4，Cell 5，Cell 6。將實(shí)施例3制備的摻雜染料敏化太陽電池光陽極封裝制備染料敏化太陽電池，重 復(fù)上述封裝步驟，將電解質(zhì)1換為電解質(zhì)2(0. 6M MPI 1,0. IM I2,0. 5M TBP,0. IM LiI的乙 腈溶液作為電解質(zhì))得到的染料敏化太陽電池，記為Cell 10。將實(shí)施例3制備的摻雜染料敏化太陽電池光陽極封裝制備染料敏化太陽電池，重 復(fù)上述封裝步驟，將電解質(zhì)1換為電解質(zhì)3(0. 60M BMI 1,0. 03M I2,0. IOM硫氰酸胍，0. 50M TBPWV^: Ym= 85 15的溶液作為電解質(zhì))得到的染料敏化太陽電池，記為Cell 11。采用KeithleyMOO數(shù)字源表和太陽光模擬器(光源500W的氙燈，AM = 1. 5，模擬 光照射強(qiáng)度為lOOW/m2)測(cè)試得到的不同電池Celll-Il的I-V特征曲線，由此可獲得電池 的開路電壓V。。，短路電流密度Js。，填充因子FF，能量轉(zhuǎn)換效率η，其結(jié)果見表2-4。表1表明，隨著摻雜量的增大，開路電壓和填充因子沒有明顯的變化，而短路電流 密度達(dá)卻有很大的變化，直接導(dǎo)致了電池效率的明顯變化。當(dāng)摻雜量為7. 5%時(shí)，短路電流 密度達(dá)到最大21. 143mA · cm_2，光電轉(zhuǎn)換效率8.42Μ。表2表明，隨著印刷層數(shù)的增多，電 池的開路電壓和填充因子略有下降，但是電流密度卻有很大提升，導(dǎo)致了電池效率的提升。表3表明，用乙腈為溶劑的電解質(zhì)代替3-甲氧基丙腈為溶劑的電解質(zhì)時(shí)，電池的開路電壓 變化不大，電流密度、填充因子、電池效率增大。當(dāng)電解質(zhì)中去掉Lil，加入硫氰酸胍鹽后，開 路電壓明顯增大，短路電流和填充因子變化不大，但是電池效率隨開路電壓的增大而增大。實(shí)施例中普通玻璃是指N￡i2Si03、CaSi03、SiA或Na2O · CaO · 6Si02 ；N719染料是順 式-二(異硫氰根)_ 二(4-羧酸，4’-羧酸四丁基銨聯(lián)吡啶)合釕(II)的無水乙醇溶液。表1使用不同質(zhì)量比的介孔二氧化硅摻雜納米晶二氧化鈦半導(dǎo)體制備出光陽極 復(fù)合薄膜，使用電解質(zhì)1組裝成染料敏化電池的光電性能對(duì)比
權(quán)利要求
1.一種摻雜染料敏化太陽電池光陽極，其特征在于在結(jié)構(gòu)上分為三層，其中的第一 層為普通玻璃；第二層為摻F的SnO2透明導(dǎo)電膜；第三層為寬禁帶介孔半導(dǎo)體的納米顆粒 摻雜納米晶半導(dǎo)體顆粒而形成的納米晶多孔復(fù)合薄膜；在所述納米晶多孔復(fù)合薄膜上吸附 有染料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摻雜染料敏化太陽電池光陽極，其特征在于所述寬禁帶介孔 半導(dǎo)體的納米顆粒為S^2納米顆粒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摻雜染料敏化太陽電池光陽極，其特征在于所述納米晶半導(dǎo) 體顆粒為TW2納米顆粒。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摻雜染料敏化太陽電池光陽極，其特征在于所述納米晶多孔 復(fù)合薄膜為SiA和TiA復(fù)合薄膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摻雜染料敏化太陽電池光陽極，其特征在于所述的染料為 N719染料。
6.一種制備權(quán)利要求1所述摻雜染料敏化太陽電池光陽極的制備方法，其特征是按如 下步驟進(jìn)行a、制備摻雜SW2的TW2漿料將顆粒尺寸為2-50nm的SW2粉和顆粒尺寸為15-50nm的P25粉混合，分別加入分析 純的醋酸、去離子水、無水乙醇、松油醇、乙基纖維素進(jìn)行研磨、磁力攪拌、超聲分散和旋轉(zhuǎn) 蒸餾，得到摻雜SiO2的TW2漿料；b、制備摻雜S^2的TiA的納米晶多孔復(fù)合薄膜在所述普通玻璃表面覆摻F的SnA透明導(dǎo)電膜形成導(dǎo)電玻璃，對(duì)所述導(dǎo)電玻璃進(jìn)行 TiCl4預(yù)處理后，采用絲網(wǎng)印刷將步驟a制得的摻雜SW2的TW2漿料印刷于導(dǎo)電玻璃上靜 置、干燥，重復(fù)印刷、靜置和干燥之后經(jīng)燒結(jié)再進(jìn)行TiCl4后處理；隨后再次燒結(jié)得到摻雜 SiO2的TiA的納米晶多孔復(fù)合薄膜；C、制備摻雜SiA的TiA的納米晶復(fù)合光陽極將經(jīng)步驟b制得的摻雜SiA的TiA的納米晶多孔復(fù)合薄膜放入馬弗爐中升溫至設(shè) 定溫度后取出，在N719染料的無水乙醇溶液中浸泡，取出后用無水乙醇洗去表面殘留的染 料，吹干后即得摻雜SiA的TiA的納米晶復(fù)合光陽極。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于所述步驟a中制備摻雜SiO2的TiO2漿 料的過程是取P25粉5g，將SiA與TiA混合均勻，所述SiA的質(zhì)量為TiA質(zhì)量的2. 5-15%,依次 分別加入l_2mL醋酸，以每次ImL分5次共加入5ml去離子水，以每次ImL分15次共加入 15mL無水乙醇，以每次2. 5mL分6次加入共15mL無水乙醇，每加一次液體攪拌3分鐘；再 加入IOOmL無水乙醇得漿料；將所述漿料磁力攪拌10分鐘，攪拌速度為200-400轉(zhuǎn)/分鐘； 再經(jīng)超聲分散60分鐘；隨后加入20g松油醇，重復(fù)磁力攪拌和超聲分散；再加入3g乙基纖 維素和30g無水乙醇重復(fù)磁力攪拌和超聲分散；最后在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中30-70°C下旋轉(zhuǎn)蒸餾 2-8小時(shí)得到可用于絲網(wǎng)印刷的漿料。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于所述步驟b中制備摻雜SiO2的TiO2的 納米晶多孔復(fù)合薄膜的過程是將導(dǎo)電玻璃置于濃度為20-300mM、溫度為70°C的TiCl4水溶液中浸沒處理30分鐘，取出用去離子水洗去導(dǎo)電玻璃表面的TiCl4水溶液，吹干待用；采用絲網(wǎng)印刷，用100-400目 的絲網(wǎng)將步驟a制得的摻雜SW2的TW2漿料印刷于導(dǎo)電玻璃上，靜置3分鐘，125°C干燥 處理8分鐘，根據(jù)所要求的納米晶多孔復(fù)合薄膜的厚度進(jìn)行重復(fù)印刷、靜置和干燥；然后以 500°C燒結(jié)至少15分鐘后自然冷卻至室溫，再置于濃度為20-300毫摩爾、溫度為70°C的 TiCl4水溶液中浸沒處理30分鐘后，取出用去離子水洗去導(dǎo)電玻璃表面的TiCl4水溶液，吹 干后置于馬弗爐中以500°C燒結(jié)至少15分鐘，得到摻雜SW2的TW2的納米晶多孔復(fù)合薄 膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于所述步驟c中制備摻雜S^2的TiO2的 納米晶復(fù)合光陽極的過程是將步驟b制備所得的摻雜S^2的TiA的納米晶多孔復(fù)合薄膜置于馬弗爐中以500°c 燒結(jié)30分鐘，然后降溫到70-150°C時(shí)取出，隨即放入濃度為10-70mM的N719染料的無水 乙醇溶液中浸泡10-30小時(shí)，取出后用無水乙醇洗去表面殘留的染料，吹干即得到摻雜SiO2 的TiO2的納米晶復(fù)合光陽極。
10.權(quán)利要求1所述摻雜染料敏化太陽電池光陽極的用途，其特征在于所述摻雜染料 敏化太陽電池光陽極在染料敏化太陽電池中應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種摻雜染料敏化太陽電池光陽極、其制備方法及其應(yīng)用，其中摻雜染料敏化太陽電池光陽極在結(jié)構(gòu)上分為三層，第一層為普通玻璃；第二層為摻F的SnO2透明導(dǎo)電膜；第三層為寬禁帶介孔半導(dǎo)體的納米顆粒摻雜納米晶半導(dǎo)體顆粒而形成的納米晶多孔復(fù)合薄膜，在納米晶多孔復(fù)合薄膜上吸附有染料。本摻雜染料敏化太陽電池光陽極在染料敏化太陽電池中應(yīng)用。本發(fā)明可很好的改善電池的光電轉(zhuǎn)換性能，提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率，且制備工藝簡單，重復(fù)性良好，成本低廉，不僅可以應(yīng)用于染料敏化太陽能電池材料，還可以再光催化、氣體敏感材料等領(lǐng)域應(yīng)用。
文檔編號(hào)H01M14/00GK102074374SQ201110037120
公開日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2011年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月14日
發(fā)明者萬磊, 劉玲, 張守偉, 徐進(jìn)章, 牛海紅 申請(qǐng)人:合肥工業(yè)大學(xué)