一種染料敏化太陽(yáng)能電池鉑對(duì)電極的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種染料敏化太陽(yáng)能電池鉑對(duì)電極的制備方法，包括如下步驟：1）制備噴涂用鉑對(duì)電極先驅(qū)液，所述先驅(qū)液是松油醇相氯鉑酸漿料；2）使用先驅(qū)液進(jìn)行熱噴涂，沉積到導(dǎo)電基底表面形成鉑對(duì)電極。本發(fā)明采用液態(tài)熱噴涂技術(shù)制備鉑對(duì)電極，縮短了繁瑣的燒結(jié)過程，提高生產(chǎn)效率；制得的鉑層與導(dǎo)電基底結(jié)合牢固，且不易引入雜質(zhì)，制得鉑層純度高，更有利于電子傳輸，從而提升染料敏化太陽(yáng)能電池的光電性能。
【專利說(shuō)明】一種染料敏化太陽(yáng)能電池鉑對(duì)電極的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于太陽(yáng)能電池領(lǐng)域，具體涉及液相熱噴涂制備染料敏化太陽(yáng)能電池鉬對(duì)電極的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]1991年瑞士洛桑高等工業(yè)學(xué)院Greatzel教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組在權(quán)威期刊Nature(O' Regan B, Greatzel M，1991，353，737)上報(bào)道一種全新的染料敏化太陽(yáng)能電池的研究成果，染料敏化太陽(yáng)能電池(DSSC)引起了越來(lái)越多的科學(xué)家重視，目前日本Sharp公司宣布小面積電池達(dá)到11.1%。由于DSSC潛在的應(yīng)用前景，得到了國(guó)際上的廣泛關(guān)注和重視。
[0003]染料敏化太陽(yáng)能電池主要由以下幾個(gè)部分組成:光陽(yáng)極、染料敏化劑、電解質(zhì)和對(duì)電極。該電池以I3/I氧化還原電對(duì)為媒介在光陽(yáng)極和對(duì)電極之間傳遞電荷。對(duì)電極起傳輸電子和光催化的作用。因此，作為電池的重要組成部分，對(duì)電極的電催化性能對(duì)整個(gè)電池的光電轉(zhuǎn)換效率有著重要影響。
[0004]目前對(duì)電極的制備方法有:熱解法、電鍍法和真空鍍膜法等。其中電鍍法和真空鍍膜法從設(shè)備與制備工藝角度考慮成本高，且工藝復(fù)雜，而熱解法由于其成本最低且工藝簡(jiǎn)單是對(duì)電極制備普遍采用的方法。熱解法制備的基本過程是:導(dǎo)電基底預(yù)處理；涂覆對(duì)電極膜層；膜層干燥與燒結(jié)。鉬電極熱解法一般是在450°C左右進(jìn)行高溫處理。由于經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)工藝，使得染料敏化太陽(yáng)能電池生產(chǎn)工藝復(fù)雜、能耗大大增加，電池的成本大幅度上漲。因此，開發(fā)一種工藝簡(jiǎn)單、節(jié)約能耗的鉬對(duì)電極制備方法，是染料敏化太陽(yáng)能電池要解決的難題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種工藝簡(jiǎn)單、周期短且節(jié)能環(huán)保的新型染料敏化太陽(yáng)能電池鉬對(duì)電極的制備方法，包括如下步驟:
1)制備嗔涂用怕對(duì)電極先驅(qū)液；
2)使用先驅(qū)液進(jìn)行熱噴涂，沉積到導(dǎo)電基底表面形成鉬對(duì)電極。
[0006]其中，所述先驅(qū)液是松油醇相氯鉬酸漿料。
[0007]所述制備噴涂用鉬對(duì)電極先驅(qū)液的步驟為:
11)稱取l~10g聚乙二醇-2W緩慢加入8g-50松油醇中，在30°C~70°C水浴條件下混合攪拌1-5h，制備成具有5~7Cp粘度的載體；
12)稱取0.2^1g氯鉬酸，加入100-500ml異丙醇，充分溶解配制成一定濃度的溶液；
13)取5~30ml氯鉬酸的異丙醇溶液，將其加入具有合適粘度的載體中，加溫?cái)嚢柚粱旌暇鶆?，制得粘?飛Cp的松油醇相氯鉬酸漿料。
[0008]使用先驅(qū)液進(jìn)行熱噴涂，沉積到導(dǎo)電基底表面形成鉬對(duì)電極包括如下步驟:
21)將先驅(qū)液傳輸至噴槍料罐內(nèi)，調(diào)節(jié)氧氣、乙炔氣體壓力，用氧-乙炔火焰將導(dǎo)電基底表面預(yù)熱至200-300TC，調(diào)整噴涂距離和噴涂角度，保證受熱均勻，打開送料開關(guān)，先驅(qū)液下落并隨氣流徑直注入等離子火焰中心高溫區(qū)域；
22)通過調(diào)節(jié)氧氣/乙炔壓力分別為0.08、.5MPa、0.03、.3MPa，等離子噴槍口與導(dǎo)電基底直接距離為5~20cm，等離子噴槍口與導(dǎo)電基底間的噴涂角度為50-90°，先驅(qū)液在高溫下經(jīng)過蒸發(fā)、分解、熔融等一系列反應(yīng)最終沉積到導(dǎo)電基底表面形成鉬對(duì)電極。
[0009]在步驟21)中利用電子蠕動(dòng)泵作為先驅(qū)液原料傳輸?shù)膭?dòng)力裝置。
[0010]本發(fā)明的有益效果:
1)采用液態(tài)熱噴涂技術(shù)制備鉬對(duì)電極，直接將鉬先驅(qū)液在高溫火焰下發(fā)生一系列反應(yīng)沉積到導(dǎo)電基底表面形成鉬電極，與傳統(tǒng)方法相比，縮短了繁瑣的燒結(jié)過程，提高生產(chǎn)效率；
2)本發(fā)明所制得的鉬層與導(dǎo)電基底結(jié)合牢固，且不易引入雜質(zhì)，制得鉬層純度高，更有利于電子傳輸，從而提升染料敏化太陽(yáng)能電池的光電性能；
3)由于采用蠕動(dòng)泵作為先驅(qū)液原料傳輸裝置，通過控制氧乙炔壓力、噴涂距離、角度等參數(shù)可以實(shí)現(xiàn)鉬層的均勻性和厚度控制，提高了鉬對(duì)電極的均勻一致性，有利于大面積組件中鉬電極制備的重復(fù)性。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為分別采用本發(fā)明方法制備的鉬電極表面形貌圖；
圖2為采用熱解法制備鉬電極組裝電池光電性能Ι-v曲線；
圖3為采用本發(fā)明方法制備鉬電極組裝電池光電性能1-V曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體說(shuō)明。
[0013]實(shí)施例一
1.制備嗔涂用怕對(duì)電極先驅(qū)液；
1)稱取2g聚乙二醇-2w緩慢加入IOg松油醇中，在40°C水浴條件下混合攪拌3h，制備成具有5.SCp粘度的載體；
2)稱取0.5g氯鉬酸,加入200ml異丙醇,充分溶解配制成一定濃度的溶液；
3)取30ml氯鉬酸的異丙醇溶液，將其加入具有5.SCp粘度的載體中，加溫?cái)嚢柚粱旌暇鶆?，制得粘?.1Cp的松油醇相氯鉬酸漿料。
[0014]2.使用先驅(qū)液進(jìn)行熱噴涂，沉積到導(dǎo)電基底表面形成對(duì)電極。
[0015]I)利用電子蠕動(dòng)泵作為先驅(qū)液原料傳輸?shù)膭?dòng)力裝置，將先驅(qū)液傳輸至噴槍料罐內(nèi)，調(diào)節(jié)氧氣、乙炔氣體壓力。用氧-乙炔火焰將導(dǎo)電基底表面預(yù)熱至200°C，調(diào)整噴涂距離和噴涂角度，保證受熱均勻。打開送料開關(guān)，先驅(qū)液下落并隨氣流徑直注入等離子火焰中心高溫區(qū)域。
[0016]2)通過調(diào)節(jié)氧氣/乙炔壓力分別為0.08MPa、0.03MPa，等離子噴槍口與導(dǎo)電基底直接距離為5~20cm，噴槍口與導(dǎo)電基底間的噴涂角度為50°，先驅(qū)液在高溫下經(jīng)過蒸發(fā)、分解、熔融等一系列反應(yīng)最終沉積到導(dǎo)電基底表面形成鉬對(duì)電極。
[0017]實(shí)施例二
1.制備嗔涂用怕對(duì)電極先驅(qū)液； 1)稱取5g聚乙二醇-2w緩慢加入20g松油醇中，在50°C水浴條件下混合攪拌2h，制備成具有6.2Cp粘度的載體；
2)稱取0.3g氯鉬酸,加入IOOml異丙醇,充分溶解配制成一定濃度的溶液；
3)取15ml氯鉬酸的異丙醇溶液，將其加入具有6.2Cp粘度合適粘度的載體中，加溫?cái)嚢柚粱旌暇鶆?，制得粘?.9Cp的松油醇相氯鉬酸漿料。
[0018]2.使用先驅(qū)液進(jìn)行熱噴涂，沉積到導(dǎo)電基底表面形成對(duì)電極。
[0019]I)利用電子蠕動(dòng)泵作為先驅(qū)液原料傳輸?shù)膭?dòng)力裝置，將先驅(qū)液傳輸至噴槍料罐內(nèi)，調(diào)節(jié)氧氣、乙炔氣體壓力。用氧-乙炔火焰將導(dǎo)電基底表面預(yù)熱至250°C，調(diào)整噴涂距離和噴涂角度，保證受熱均勻。打開送料開關(guān)，先驅(qū)液下落并隨氣流徑直注入等離子火焰中心高溫區(qū)域。
[0020]2)通過調(diào)節(jié)氧氣/乙炔壓力分別為0.2MPa、0.18MPa，等離子噴槍口與導(dǎo)電基底直接距離為8cm，噴槍口與導(dǎo)電基底間的噴涂角度為75°，鉬對(duì)電極先驅(qū)液在高溫下經(jīng)過蒸發(fā)、分解、熔融等一系列反應(yīng)最終沉積到導(dǎo)電基底表面形成鉬對(duì)電極。
[0021]實(shí)施例三
1.制備嗔涂用怕對(duì)電極先驅(qū)液；
1)稱取8g聚乙二醇-2w緩慢加入50g松油醇中，在70°C水浴條件下混合攪拌lh，制備成具有6.5Cp粘度的載體；
2)稱取0.4g氯鉬酸,加入150ml異丙醇,充分溶解配制成一定濃度的溶液；
3)取IOml氯鉬酸的異丙醇溶液，將其加入具有6.5Cp粘度的載體中，加溫?cái)嚢柚粱旌暇鶆?，制得粘?.2Cp的松油醇相氯鉬酸漿料。
[0022]2.使用先驅(qū)液進(jìn)行熱噴涂，沉積到導(dǎo)電基底表面形成對(duì)電極。
[0023]I)利用電子蠕動(dòng)泵作為先驅(qū)液原料傳輸?shù)膭?dòng)力裝置，將先驅(qū)液傳輸至噴槍料罐內(nèi)，調(diào)節(jié)氧氣、乙炔氣體壓力。用氧-乙炔火焰將導(dǎo)電基底表面預(yù)熱至300°C，調(diào)整噴涂距離和噴涂角度，保證受熱均勻。打開送料開關(guān)，先驅(qū)液下落并隨氣流徑直注入等離子火焰中心高溫區(qū)域。
[0024]2)通過調(diào)節(jié)氧氣/乙炔壓力分別為0.5MPa、0.25MPa，等離子噴槍口與導(dǎo)電基底直接距離為15cm，噴槍口與導(dǎo)電基底間的噴涂角度為90°，先驅(qū)液在高溫下經(jīng)過蒸發(fā)、分解、熔融等一系列反應(yīng)最終沉積到導(dǎo)電基底表面形成鉬對(duì)電極。
【權(quán)利要求】
1.一種染料敏化太陽(yáng)能電池鉬對(duì)電極的制備方法，其特征在于包括如下步驟: 1)制備嗔涂用怕對(duì)電極先驅(qū)液； 2)使用先驅(qū)液進(jìn)行熱噴涂，沉積到導(dǎo)電基底表面形成鉬對(duì)電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述先驅(qū)液是松油醇相氯鉬酸漿料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于:所述制備噴涂用鉬對(duì)電極先驅(qū)液的步驟為: 11)稱取l~10g聚乙二醇-2w緩慢加入Sg飛Og松油醇中，在30°C~70°C水浴條件下混合攪拌I飛h，制備成具有5~7Cp粘度的載體； 12)稱取0.2^1g氯鉬酸，加入10(T500ml異丙醇，充分溶解配制成一定濃度的溶液； 13)取5~30ml氯鉬酸的異丙醇溶液，將其加入具有合適粘度的載體中，加溫?cái)嚢柚粱旌暇鶆?，制得粘?飛Cp的松油醇相氯鉬酸漿料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于:所述步驟2)使用先驅(qū)液進(jìn)行熱噴涂，沉積到導(dǎo)電基底表面形成鉬對(duì)電極包括如下步驟: 21)將先驅(qū)液傳輸至噴槍料罐內(nèi)，調(diào)節(jié)氧氣、乙炔氣體壓力，用氧-乙炔火焰將導(dǎo)電基底表面預(yù)熱至20(T30(TC，調(diào)整噴涂距離和噴涂角度，保證受熱均勻，打開送料開關(guān)，先驅(qū)液下落并隨氣流徑直注入等離子火焰中心高溫區(qū)域； 22)通過調(diào)節(jié)氧氣/乙炔壓力分別為0.08、.5MPa、0.03、.3MPa，等離子噴槍口與導(dǎo)電基底直接距離為5~20cm，等離子噴槍口與導(dǎo)電基底間的噴涂角度為50-90°，先驅(qū)液在高溫下經(jīng)過蒸發(fā)、分解、熔融等一系列反應(yīng)最終沉積到導(dǎo)電基底表面形成鉬對(duì)電極。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于:在步驟21)中利用電子蠕動(dòng)泵作為先驅(qū)液原料傳輸?shù)膭?dòng)力裝置。
【文檔編號(hào)】H01G9/04GK103474248SQ201310453615
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月29日
【發(fā)明者】焦方方, 朱廣燕, 王新果, 毛琦, 何龍, 陳效華 申請(qǐng)人:奇瑞汽車股份有限公司