[发明专利]染料敏化纳晶薄膜太阳能电池光电极及其制备方法

权利要求书

1.一种染料敏化纳晶薄膜太阳能电池光电极，是一种基于TiO₂粗糙微球的染料敏化纳晶薄膜太阳能电池光电极，并以这种粗糙微球为光散射中心；其特征是：

光电极由两层TiO₂纳晶薄膜组成，其中一层由粒径尺寸为5～30nm的TiO₂纳晶颗粒组成，另一层由含量为5～100wt％的粒径为100～500nm的TiO₂粗糙微球，和含量为0～95wt％的粒径尺寸为5～30nm的TiO₂纳晶颗粒混合组成；所述的粗糙微球的表面是大量粒径为5～30nm球形TiO₂小颗粒聚集在一起，呈现细密的突起颗粒，从而形成粗糙微球。

2.根据权利要求1所述的光电极，其特征是：所述的TiO₂粗糙微球的粒径尺寸为200～400nm。

3.根据权利要求1或2所述的光电极，其特征是：所述的TiO₂粗糙微球烧结后的比表面积为80～100m²/g，TiO₂粗糙微球上的平均孔径为7～12nm。

4.根据权利要求1所述的光电极，其特征是：所述的TiO₂纳晶薄膜光电极厚度为6～12微米。

5.一种根据权利要求1～4任一项所述的光电极的制备方法，其特征是，该方法包括以下步骤：

(1)将钛醇盐加入到乙二醇中，密闭搅拌，得到含有浓度为2～25wt％钛醇盐的钛醇盐与乙二醇的混合溶液1；将0.3～0.8ml、浓度为5～20wt％的聚(乙二醇-丙二醇-乙二醇)三嵌段共聚物的水溶液加入到80～150ml极性有机溶剂中，磁力搅拌，得到溶液2；将溶液2和溶液1保持相同的初始温度0.5～1小时；然后把溶液1倒入溶液2中，其中溶液1与溶液2的体积比是1∶3～1∶8；持续冰浴搅拌，然后撤掉冰浴搅拌；离心，洗涤，干燥，得到TiO₂粗糙微球；

(2)在清洗干净的衬底上先涂敷一层粒径为5～30nm的TiO₂纳晶胶体薄膜底层，自然晾干后在450～500℃温度范围内、空气中烧结30～60分钟；

(3)将步骤(1)得到的TiO₂粗糙微球掺入到粒径为5～30nm的TiO₂纳晶胶体中，配制成胶体涂敷到步骤(2)的TiO₂纳晶薄膜底层上，然后在450～500℃温度范围内、空气中烧结30～60分钟；其中TiO₂纳晶颗粒与粗糙微球的重量百分比是0～19∶1。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征是：所述的聚(乙二醇-丙二醇-乙二醇)三嵌段共聚物的平均分子量范围为5600～8400。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征是：所述的三嵌段共聚物中乙二醇与丙二醇共聚单体的质量比为30∶70～90∶10。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征是：步骤(1)所述的持续冰浴搅拌的时间是10～30分钟。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征是：所述的初始温度为-4～50℃。

10.根据权利要求5所述的方法，其特征是：所述的极性有机溶剂为甲醇、乙醇、丙酮、异丙醇或丁醇。