[发明专利]一种用于染料敏化太阳能电池的复合膜对电极及其制备方法

权利要求书

1.一种用于染料敏化太阳能电池的复合膜对电极的制备方法，所述用于染料敏化太阳能电池的复合膜对电极由下至上依次由导电基底(1)、二氧化锰薄膜(2)和导电聚合物薄膜(3)通过分子间作用力和原子间作用力的共同作用下连接而成；其特征在于用于染料敏化太阳能电池的复合膜对电极的制备方法是通过以下步骤实现的：

一、电泳沉积制备二氧化锰薄膜

a、二氧化锰电泳液的配置：将二氧化锰粉末分散在非质子有机溶剂中，然后再加入四丁基氢氧化铵，搅拌24小时后，静置1小时，然后离心，干燥后再将二氧化锰粉末分散于非质子有机溶剂中，然后超声振荡20～40min，再静置20～40min，得到稳定的悬浮状的二氧化锰电泳液，其中两次二氧化锰粉末分散于非质子有机溶剂的比例关系为：二氧化锰粉末质量和非质子有机溶剂体积的比例为6～7g∶350mL，二氧化锰粉末质量与四丁基氢氧化铵体积的比例为6～7g∶150mL；

b、二氧化锰薄膜的制备：在二氧化锰电泳液中，以导电基底作为阳极，铂电极作为阴极，阴极与阳极间距离0.5～1.0cm，在直流40～60V电压下，电泳3～5秒，在导电基底上沉积二氧化锰薄膜，然后将沉积有二氧化锰薄膜的导电基底在70℃～90℃下真空干燥3～5h，在导电基底上得到二氧化锰薄膜；

二、复合膜对电极的制备

a、聚合物单体电沉积液的配置：将导电聚合物单体溶解于三氟化硼乙醚中得到导电聚合物单体电沉积液，导电聚合物单体的浓度为15～20mmol/L；

b、复合膜对电极的制备：在导电聚合物单体电沉积液中，以扫描速度为0.05V/s，用电化学工作站以三电极体系，以沉积有二氧化锰薄膜的导电基底作为工作电极，铂电极作为对电极，饱和甘汞电极或者银/氯化银电极作为参比电极，设置初始电位为-0.8V，在-0.8V～1.6V的扫描范围内进行循环伏安扫描10～20圈，然后取出工作电极，用去离子水冲洗，再在70℃～90℃下真空干燥10～15h得到二氧化锰/导电聚合物复合膜对电极，即用于染料敏化太阳能电池的复合膜对电极。

2.根据权利要求1所述的一种用于染料敏化太阳能电池的复合膜对电极的制备方法，其特征在于步骤一的a步骤中二氧化锰粉末的制备方法为：将高锰酸钾和硫酸锰分别溶解于去离子水中配置成质量浓度为16g/L的高锰酸钾溶液和152g/L的硫酸锰溶液，然后量取60mL高锰酸钾溶液置于三颈瓶中，然后再加入15mL NH₃·H₂O，调节pH值为10～11，搅拌，并且在搅拌的同时以10滴/min的速率向三颈瓶中滴加硫酸锰溶液10mL，滴加完后再继续搅拌反应8～12h，然后静置20～40min，除去上层清液，然后将下层沉淀物抽滤，并用乙醇将沉淀物滤饼抽洗3～5次，再将沉淀物在70～90℃下干燥20～24h，然后将沉淀物研磨成粒径在1～10μm的粉末，再在360～420℃下灼烧3h，即得到二氧化锰粉末。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于染料敏化太阳能电池的复合膜对电极的制备方法，其特征在于步骤一的a步骤中非质子有机溶剂为乙腈、丙酮、碳酸酯、咪唑类离子液体或者醚类。

4.根据权利要求3所述的一种用于染料敏化太阳能电池的复合膜对电极的制备方法，其特征在于步骤一的b步骤中导电基底选自导电玻璃、不锈钢金属片或者镀有导电金属薄膜的绝缘材料。

5.根据权利要求1或2所述的一种用于染料敏化太阳能电池的复合膜对电极的制备方法，其特征在于步骤一中b步骤中电泳4秒。

6.根据权利要求5所述的一种用于染料敏化太阳能电池的复合膜对电极的制备方法，其特征在于步骤二的a步骤中导电聚合物单体为吡咯、吡咯衍生物、噻吩或者噻吩衍生物，所述的吡咯衍生物为1-C_1-7烷基吡咯或者3-C_1-8烷基吡咯，所述的噻吩衍生物为3-C_1-12烷基噻吩、3-苯基噻吩、3-乙醇基噻吩、3，4-乙撑基二氧噻吩或者3，4-二甲氧基噻吩。