一种双层结构染料敏化太阳能电池光阳极及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102280268A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102280268A(43)申请公布日2011.12.14(21)申请号201110136891.XH01L51/44(2006.01)(22)申请日2011.05.24H01L51/48(2006.01)(71)申请人湖北大学地址430062湖北省武汉市武昌区友谊大道368号(72)发明人赵丽戴国田王世敏许祖勋董兵海卢红兵万丽(74)专利代理机构湖北武汉永嘉专利代理有限公司42102代理人唐万荣(51)Int.Cl.H01G9/048(2006.01)H01G9/20(2006.01)H01M14/00(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种双层结构染料敏化太阳能电池光阳极及其制备方法(57)摘要本发明涉及染料敏化太阳能电池材料领域。一种双层结构染料敏化太阳能电池光阳极的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：1)用水热法在导电玻璃上生长出一层TiO2纳米棒阵列薄膜；2)用化学诱导自转变法合成TiO2空心球；3)，将TiO2空心球制备成浆料，将TiO2浆料用刮涂法涂敷到TiO2纳米棒阵列薄膜上，然后在马弗炉中烧结，得到双层结构染料敏化太阳能电池光阳极。本发明的双层结构染料敏化太阳能电池光阳极具有较大的比表面；提高了光阳极对太阳光的吸收；提高了电子的迁移速率；减小了暗电流；从而提高了电池的光电转换效率。同时水热生长的阵列膜提升了光阳极与导电玻璃的结合强度，这有利于制备大面积电池。而且本制备方法工艺简单，可重复性强。CN10286ACCNN110228026802280273A权利要求书1/1页1.一种双层结构染料敏化太阳能电池光阳极，其特征在于它包括TiO2空心球层、TiO2纳米棒阵列薄膜层、导电玻璃，TiO2纳米棒阵列薄膜层位于导电玻璃的表面上，TiO2空心球层位于TiO2纳米棒阵列薄膜层上。2.根据权利要求1所述的一种双层结构染料敏化太阳能电池光阳极，其特征在于所述的TiO2纳米棒阵列薄膜包含一层TiO2阻挡层。3.如权利要求1所述的一种双层结构染料敏化太阳能电池光阳极的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：1)制备TiO2纳米棒阵列薄膜：按酸∶无水乙醇∶饱和的氯化钠溶液∶有机钛盐＝15-25mL∶25-35mL∶1-15mL∶0.5-1mL，选取酸、无水乙醇、饱和的氯化钠溶液和有机钛盐；将酸、无水乙醇和饱和的氯化钠溶液依次加入到容器中，搅拌5-20min，得到混合溶液A；然后将有机钛盐滴加到上述混合溶液A中，继续搅拌10-30min，得到前驱体溶液；把此前驱体溶液转移到水热釜中，往水热釜中放入导电玻璃，使导电玻璃浸入前驱体溶液中，水热温度为130-200℃，水热时间3-20h；反应结束后，取出导电玻璃用去离子水冲洗2-6次，在空气中自然晾干，得到表面附着有一层TiO2纳米棒阵列薄膜的导电玻璃；2)制备TiO2空心球：按Ti(SO4)2∶去离子水∶NH4F∶尿素＝2.4g∶150mL∶0.37g∶1.2g，选取Ti(SO4)2、去离子水、NH4F和尿素；将Ti(SO4)2加入到去离子水中，搅拌10-20min，得到Ti(SO4)2溶液，所述的搅拌在氮气环境下进行；之后依次加入NH4F和尿素到上述Ti(SO4)2溶液中去，搅拌20-30min，得到混合溶液B，所述的搅拌在氮气环境下进行；接着把混合溶液B转移到水热釜中进行水热，水热温度为180℃，水热时间12h；反应结束后，对所得到的沉淀物分别用水冲洗、醇冲洗各三次；最后冲洗后的沉淀物在80℃下真空干燥12-24h，得到TiO2空心球，储存备用；3)制备双层光阳极：按TiO2空心球∶乙基纤维素∶松油醇＝1g∶0.4-0.8g∶5-10g，选取TiO2空心球、乙基纤维素和松油醇；将TiO2空心球、乙基纤维素和松油醇混合形成浆料；将浆料涂敷在TiO2纳米棒阵列薄膜上，涂敷厚度为10-20μm；然后转移到马弗炉中，先于450℃、保温30min烧结，然后升温至500℃、保温30min烧结，升温速率为2-5℃/min；自然冷却，得到双层结构染料敏化太阳能电池光阳极。4.根据权利要求3所述的一种双层结构染料敏化太阳能电池光阳极的制备方法，其特征在于所用到的酸为浓盐酸。5.根据权利要求3所述的一种双层结构染料敏化太阳能电池光阳极的制备方法，其特征在于用到的有机钛盐是钛酸正丁酯或四氯化钛。6.根据权利要求3所述的一种双层结构染料敏化太阳能电池光阳极的制备方法，其特征在于用到的导电玻璃是掺氟的氧化锡导电玻璃或掺锡的氧化铟导电玻璃。7.根据权利要求3所述的一种双层结构染料敏化太阳能电池光阳极的制备方法，其特征在于步骤1)的水热温度为150℃，水热时间为17小时。2CC