一種纖維狀光活性化合物太陽(yáng)能電池及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能電池及其制備方法，特別是一種纖維狀光活性卟啉化合物太陽(yáng)能電池及其制備方法，屬于有機(jī)太陽(yáng)能電池領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽(yáng)能電池作為利用太陽(yáng)能的一種形式，得到了廣泛的關(guān)注。太陽(yáng)能電池種類較多，其中的纖維狀有機(jī)太陽(yáng)能電池因其質(zhì)輕，柔性，可編織等特點(diǎn)而得到廣泛的關(guān)注。目前，染料敏化太陽(yáng)能電池得到了較多研究，并取得了一定進(jìn)展，但染料敏化太陽(yáng)能電池，需要加入電解液，這無疑使電池的制造復(fù)雜，成本提高，安全穩(wěn)定性下降，并限制了其應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，目的在于提供一種低成本，易制備，柔軟性好的纖維狀光活性化合物太陽(yáng)能電池及其制備方法，利用表面生長(zhǎng)出二氧化鈦納米管并附著有卟啉化合物的鈦絲作為工作電極，卟啉作為光活性層，細(xì)銅絲作為導(dǎo)電電極，二者螺旋纏繞，形成一種可變形可編織的纖維狀卟啉化合物太陽(yáng)能電池，有效地避免了液體在電池里的存在，該電池可編織成織物或集成到衣服中，也可安裝在其他物體的表面作為供電裝置使用。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)解決方案是:
一種纖維狀光活性化合物太陽(yáng)能電池，其工作電極為表面吸附有光活性化合物的二氧化鈦納米管陣列的鈦絲，導(dǎo)電電極為細(xì)銅絲，在兩電極之間涂有光活性化合物，以及空穴傳輸層，由所述工作電極和導(dǎo)電電極兩者相互纏繞組裝得到纖維狀光活性化合物太陽(yáng)能電池；
所述光活性化合物為卟啉化合物。
[0005]一種纖維狀光活性化合物太陽(yáng)能電池的制備方法，其特征在于具體步驟為:
(1)導(dǎo)電電極的選用
選用導(dǎo)電性能好、可塑性強(qiáng)的細(xì)銅絲作為導(dǎo)電電極；
(2)工作電極的制備
通過電化學(xué)陽(yáng)極氧化法制備工作電極，其步驟為:將鈦絲作為陽(yáng)極，鉑絲作為陰極，電解液為含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.2°/cr-0.4%的氟化錢和體積分?jǐn)?shù)4%~6%的水的乙二醇溶液，陽(yáng)極氧化電壓為40~60伏，陽(yáng)極氧化時(shí)間為10~30分鐘，在鈦絲表面生長(zhǎng)出一層高度為1~7微米的取向二氧化鈦納米管陣列；
(3 )纖維狀光活性化合物太陽(yáng)能電池的制備
將上述步驟(2)陽(yáng)極氧化過的鈦絲用去離子水多次清洗，干燥，升溫至450~550°C，在450~550°C保持l~3h，然后讓其自然冷卻，得到銳鈦礦晶型的Ti02，再將其浸入含有卟啉的N, N-二甲基甲酰胺溶液中2~4h，之后取出干燥，再將其浸入含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5°/『15%的二氯亞砜的PED0T:PSS水溶液中3~5分鐘，取出后干燥，再將其與細(xì)銅絲相互纏繞，即得到纖維狀P卜啉化合物太陽(yáng)能電池。
[0006]本發(fā)明的有益效果是:與現(xiàn)有技術(shù)相比，1、制備工藝簡(jiǎn)單，主要采用電鍍法和浸涂方法制備了光活性電極，制備簡(jiǎn)單，所得電池強(qiáng)度好，又能根據(jù)外界要求改變形狀；2、成本較低，光活性物質(zhì)只用一種即可；3、整個(gè)電池所用物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定且無液體存在，安全穩(wěn)定；4、纖維作為工作電極，使電池十分柔軟，具有較好的可塑性，可方便地進(jìn)行編織或集成到其他織物上，或安裝在物體的表面作為供電裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0007]下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明。以下實(shí)施例僅對(duì)本申請(qǐng)進(jìn)行進(jìn)一步說明，不應(yīng)理解為對(duì)本申請(qǐng)的限制。
[0008]一種纖維狀光活性化合物太陽(yáng)能電池，其工作電極為表面吸附有光活性化合物的二氧化鈦納米管陣列的鈦絲，導(dǎo)電電極為細(xì)銅絲，在兩電極之間涂有光活性化合物，以及空穴傳輸層，由所述工作電極和導(dǎo)電電極兩者相互纏繞組裝得到纖維狀光活性化合物太陽(yáng)能電池；
所述光活性化合物為卟啉化合物。
[0009]一種纖維狀光活性化合物太陽(yáng)能電池的制備方法，其特征在于具體步驟為:
(1)導(dǎo)電電極的選用
選用導(dǎo)電性能好，可塑性強(qiáng)的細(xì)銅絲作為導(dǎo)電電極；
(2)工作電極的制備
通過電化學(xué)陽(yáng)極氧化法制備工作電極，其步驟為:將鈦絲作為陽(yáng)極，鉑絲作為陰極，電解液為含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.2°/cr-0.4%的氟化錢和體積分?jǐn)?shù)4%~6%的水的乙二醇溶液，陽(yáng)極氧化電壓為40~60伏，陽(yáng)極氧化時(shí)間為10~30分鐘，在鈦絲表面生長(zhǎng)出一層高度為1~7微米的取向二氧化鈦納米管陣列；
(3 )纖維狀光活性化合物太陽(yáng)能電池的制備
將上述步驟(2)陽(yáng)極氧化過的鈦絲用去離子水多次清洗，干燥，升溫至450~550°C，在450~550°C保持l~3h，自然冷卻，得到銳鈦礦晶型的Ti02，再將其浸入酞菁的N，N- 二甲基甲酰胺溶液中2~4h，取出干燥，再將其浸入含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%~15%的二氯亞砜的PED0T:PSS水溶液中3~5分鐘，取出，干燥，再將其與細(xì)銅絲相互纏繞，即得到纖維狀光活性化合物太陽(yáng)能電池。
[0010]實(shí)施例1:
一種纖維狀光活性化合物太陽(yáng)能電池的制備方法，具體步驟為:
(1)導(dǎo)電電極的選用
選用導(dǎo)電性能好、可塑性強(qiáng)的細(xì)銅絲作為導(dǎo)電電極；
(2)工作電極的制備
通過電化學(xué)陽(yáng)極氧化法制備工作電極，其步驟為:將鈦絲作為陽(yáng)極，鉑絲作為陰極，電解液為含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.2%的氟化銨和體積分?jǐn)?shù)4%的水的乙二醇溶液，陽(yáng)極氧化電壓為40伏，陽(yáng)極氧化時(shí)間為10分鐘，在鈦絲表面生長(zhǎng)出一層高度為1微米的取向二氧化鈦納米管陣列；
(3 )纖維狀光活性化合物太陽(yáng)能電池的制備將上述步驟（2)陽(yáng)極氧化過的鈦絲用去離子水多次清洗，干燥，升溫至450°C，在450°C保持lh，自然冷卻，得到銳鈦礦晶型的Ti02，再將其浸入卟啉的N，N-二甲基甲酰胺溶液中2h，取出干燥，再將其浸入含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的二氯亞砜的PEDOT:PSS水溶液中3分鐘，取出，干燥，再將其與細(xì)銅絲相互纏繞，即得到纖維狀光活性化合物太陽(yáng)能電池。
[0011]實(shí)施例2:
一種纖維狀光活性化合物太陽(yáng)能電池的制備方法，具體步驟為：
(1)導(dǎo)電電極的選用
選用導(dǎo)電性能好、可塑性強(qiáng)的細(xì)銅絲作為導(dǎo)電電極；
(2)工作電極的制備
通過電化學(xué)陽(yáng)極氧化法制備工作電極，其步驟為：將鈦絲作為陽(yáng)極，鉑絲作為陰極，電解液為含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 3%的氟化銨和體積分?jǐn)?shù)為5%水的乙二醇溶液，陽(yáng)極氧化電壓為50伏，陽(yáng)極氧化時(shí)間為20分鐘，在鈦絲表面生長(zhǎng)出一層高度為4微米的取向二氧化鈦納米管陣列；
(3 )纖維狀光活性化合物太陽(yáng)能電池的制備
將上述步驟（2)陽(yáng)極氧化過的鈦絲用去離子水多次清洗，干燥，升溫至500°C，在500°C保持2h，自然冷卻，得到銳鈦礦晶型的Ti02，再將其浸入卟啉的N，N- 二甲基甲酰胺溶液中3h，，取出干燥，再將其浸入含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的二氯亞砜的PED0T:PSS水溶液中4分鐘，取出，干燥，再將其與細(xì)銅絲相互纏繞，即得到纖維狀光活性化合物太陽(yáng)能電池。
[0012]實(shí)施例3:
一種纖維狀光活性化合物太陽(yáng)能電池的制備方法，具體步驟為：
(1)導(dǎo)電電極的選用
選用導(dǎo)電性能好、可塑性強(qiáng)的細(xì)銅絲作為導(dǎo)電電極；
(2)工作電極的制備
通過電化學(xué)陽(yáng)極氧化法制備工作電極，其步驟為：將鈦絲作為陽(yáng)極，鉑絲作為陰極，電解液為含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)0. 4%的氟化銨和體積分?jǐn)?shù)6%的水的乙二醇溶液，陽(yáng)極氧化電壓為60伏，陽(yáng)極氧化時(shí)間為30分鐘，在鈦絲表面生長(zhǎng)出一層高度為7微米的取向二氧化鈦納米管陣列；
(3 )纖維狀光活性化合物太陽(yáng)能電池的制備
將上述步驟（2)陽(yáng)極氧化過的鈦絲用去離子水多次清洗，干燥，升溫至550°C，在550°C保持3h，自然冷卻，得到銳鈦礦晶型的Ti02，再將其浸入卟啉的N，N- 二甲基甲酰胺溶液中4h，，取出干燥，再將其浸入含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的二氯亞砜的PED0T:PSS水溶液中5分鐘，取出，干燥，再將其與細(xì)銅絲相互纏繞，即得到纖維狀光活性化合物太陽(yáng)能電池。
[0013]最后應(yīng)當(dāng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種纖維狀光活性化合物太陽(yáng)能電池，其特征在于:其工作電極為表面吸附有光活性化合物的二氧化鈦納米管陣列的鈦絲，導(dǎo)電電極為細(xì)銅絲，在兩電極之間涂有光活性化合物，以及空穴傳輸層，由所述工作電極和導(dǎo)電電極兩者相互纏繞組裝，得到纖維狀光活性化合物太陽(yáng)能電池。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種纖維狀光活性化合物太陽(yáng)能電池，其特征在于:所述光活性化合物為卟啉化合物。3.一種如權(quán)利要求1或2所述的纖維狀光活性化合物太陽(yáng)能電池的制備方法，其特征在于具體步驟為: (1)導(dǎo)電電極的選用 選用導(dǎo)電性能好、可塑性強(qiáng)的細(xì)銅絲作為導(dǎo)電電極； (2)工作電極的制備 通過電化學(xué)陽(yáng)極氧化法制備工作電極，其步驟為:將鈦絲作為陽(yáng)極，鉑絲作為陰極，電解液為含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.2°/cr-0.4%的氟化錢和體積分?jǐn)?shù)4%~6%的水的乙二醇溶液，陽(yáng)極氧化電壓為40~60伏，陽(yáng)極氧化時(shí)間為10~30分鐘，在鈦絲表面生長(zhǎng)出一層高度為1~7微米的取向二氧化鈦納米管陣列； (3 )纖維狀光活性化合物太陽(yáng)能電池的制備 將上述步驟(2)陽(yáng)極氧化過的鈦絲用去離子水多次清洗，干燥，升溫至450~550°C，在450~550°C保持l~3h，然后讓其自然冷卻，得到銳鈦礦晶型的Ti02，再將其浸入含有卟啉的N, N-二甲基甲酰胺溶液中2~4h，取出后干燥，再將其浸入含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)5。/『15%的二氯亞砜的PEDOT:PSS水溶液中3~5分鐘，取出后干燥，再將其與細(xì)銅絲相互纏繞，即得到纖維狀光活性化合物太陽(yáng)能電池。
【專利摘要】一種纖維狀光活性化合物太陽(yáng)能電池及其制備方法，具體步驟為：（1）選用細(xì)銅絲作為導(dǎo)電電極；（2）通過電化學(xué)陽(yáng)極氧化法制備工作電極，其步驟為：將鈦絲作為陽(yáng)極，鉑絲作為陰極，電解液為含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.2%~0.4%的氟化銨和體積分?jǐn)?shù)4%~6%的水的乙二醇水溶液，陽(yáng)極氧化電壓為40~60伏，陽(yáng)極氧化時(shí)間為10~30分鐘，在鈦絲表面生長(zhǎng)出一層高度為1~7微米的取向二氧化鈦納米管陣列；（3）陽(yáng)極氧化過的鈦絲用去離子水多次清洗，干燥，升溫至450~550℃，在450~550℃保持1~3h，然后讓其自然冷卻，得到銳鈦礦晶型的TiO2，再將其浸入含有卟啉的N,N-二甲基甲酰胺溶液中2~4h，取出后干燥，再將其浸入含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%~15%的二氯亞砜的PEDOT:PSS水溶液中3~5分鐘，取出后干燥，再將其與細(xì)銅絲相互纏繞，即得成品。
【IPC分類】H01L51/42, H01L51/48
【公開號(hào)】CN105322093
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510719749
【發(fā)明人】呂思佳, 萬(wàn)軍民, 沈躍威, 胡智文
【申請(qǐng)人】浙江理工大學(xué)
【公開日】2016年2月10日
【申請(qǐng)日】2015年10月30日