[发明专利]制备染料敏化太阳能电池的铂对电极的方法及铂对电极

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备染料敏化太阳能电池的铂对电极的方法以及由该 方法制备出的铂对电极，具体而言，涉及利用反提拉涂膜技术，制备大面 积的染料敏化太阳能电池的铂对电极的方法，以及由该方法制备出的铂对 电极。

背景技术

能源短缺与环境污染是目前人类面临的两大问题。传统的能源煤，石 油和木材按目前的消耗速度只能维持五十至一百年。另外，由此所带来的 环境污染，也正在威胁着人类赖以生存的地球。而在人类可以预测的未来 时间内，太阳能作为人类取之不尽用之不竭的洁净能源，不产生任何的环 境污染，且基本上不受地理条件的限制，因此太阳能利用技术的研究引起 了各国科学家的广泛重视。太阳能的利用主要有太阳能电池发电，而开发 太阳能电池的两个关键问题就是：提高转换效率和降低成本。由于目前市 场上的太阳能电池产品硅太阳能电池制造成本过高，不利于广泛应用。而 九十年代发展起来的染料敏化纳米晶二氧化钛(TiO₂)太阳能电池(DSC)的 优点在于它廉价的成本和简单的工艺及稳定的性能，因而已成为传统太阳 能电池的有力竞争对手。其光电效率稳定在10％，制作成本仅为硅太阳能 电池的1/5～1/10，寿命能达到20年以上。

DSC主要由染料敏化的光阳极、电解质以及对电极组成，镀在对电极 上的铂可以起到催化剂的作用，有利于减少电势的损失，提高了DSC的性 能。镀铂的方法有很多。然而，用真空镀膜法制备的铂金膜结构缺陷多、 不均匀，存在较多的污点；用电镀法制备的铂金膜结构均匀、排列规则、 但是耗能多。这些方法所得到的铂电极表面积均较小，表面的铂对于反应 的催化能力较弱，导致整个电池能量效率不高。而用热分解法制备的铂金 膜具有多孔状结构，因而有较大的比表面积，形成的铂原子簇可以很好地 起到催化的作用，在电极工作时可以产生较大的交换电流密度，引起的电 势损失较小并且比较稳定，不易受到腐蚀。

另外还有报导使用旋涂法的情况。例如中国专利CN101447340公开了 一种用于染料敏化太阳能电池的大表面积电极的制备工艺，其主要技术特 征是将氯铂酸溶于异丙醇中，将得到氯铂酸溶液旋涂在导电玻璃(3)表面 上，将涂覆有金属金或者铂颗粒层的导电玻璃(3)放入烧结炉中，在大的 颗粒表面上，便会附着上粒径较小的金属颗粒，形成具有更大表面积的金 或者铂电极。

上述旋涂工艺，存在着涂膜不均匀，氯铂酸浪费多，消耗大，涂膜量 无法控制等缺点，因此其制备的对电极重复性不好，不能得到性能稳定的 高效的对电极。

另外提拉法(或者反提拉法)在制膜工艺上已经有了广泛的应用，它 是将物体浸入提拉液中，利用提拉杆带动物体上升，从而在物体上镀上一 层薄膜，而反提拉法是利用提拉液的液面下降达到涂膜的效果。反提拉法 在给大面积或者不规则的物体涂膜时，更容易实现均匀涂膜，操作比正提 拉法更加简单，而且提拉物的面积可以根据需要进行设计，非常有利于大 规模的应用。

发明内容

本发明提出了将反提拉技术和热解技术结合起来制备染料敏化太阳能 电池的铂对电极的一种方法。

因此，本发明涉及下面的方面：

<1>一种制备染料敏化太阳能电池的铂对电极的方法，所述方法包括 如下步骤：

a)提供一种反提拉装置；

b)清洁导电玻璃(3)；

c)将清洁好的导电玻璃(3)固定在所述反提拉装置内，并且倒入铂溶 液或浆料作为提拉液，以使所述导电玻璃(3)浸入所述提拉液中；

d)使提拉液完全流出；

e)然后进行热处理，即可获得均匀的铂对电极。

<2>根据<1>所述的方法，在e)中所述的热处理包括在380-500℃下进 行热处理，热处理时间10-30min，然后自然冷却降温。

<3>根据<1>或<2>所述的方法，所述热处理在马弗炉中进行。

<4>根据<1>所述的方法，还包括重复反提拉-热处理的步骤c)至e)多 次，即可获得所需载铂量的大面积铂对电极。

<5>根据<3>所述的方法，其中所述多次为2-3次。