[发明专利]二氧化钛及其制备方法、太阳能电池浆料及其制备方法、太阳能电池

说明书

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及亚微米二氧化钛材料及其制备方法、含有该材料的染料敏化太阳能电池(DSSC)。

背景技术

太阳能电池作为一种重要的新能源供应装置，应用领域广泛。在众多种类的太阳能电池之中，染料敏化太阳能电池由于其使用寿命长、生产工艺简单、生产成本低、无毒无污染等特性，具有很高的应用价值。

目前染料敏化太阳能电池通常由光阳极、电解质溶液以及对电极组成，其中光阳极包括导电玻璃和位于导电玻璃上的由吸附染料的多孔纳米二氧化钛(TiO₂)组成的染料敏化层；其工作原理是：当太阳光照射到电池上时，染料分子吸收光能被激发，激发态电子不稳定，快速注入到二氧化钛导带中，再通过多孔的二氧化钛薄膜(即染料敏化层)传输到光阳极的导电玻璃上，从外电路通过负载传输到对电极，同时失去电子的氧化态染料分子很快被电解质中的I^-还原，实现电荷分离；电解质中的氧化还原电对(I³-/I^-)将空穴传输到对电极，与电子复合，从而完成电子的一个循环过程。

从上述原理中，可以看出，染料敏化层是DSSC的重要组成部分之一。但是，纳米级二氧化钛粒径较小(约20nm)，由其组成的染料敏化层会造成大量光线透过，引起太阳光照能量的损失。为避免太阳光照能量的损失，可采用向DSSC的光电极的染料敏化层上涂覆含有亚微米二氧化钛的散射层的方案，该方案中亚微米二氧化钛形成散射中心，能够提高太阳光照能量的利用率。虽然上述方案能明显提高DSSC的光电转换效率，但是现有方法制备的亚微米二氧化钛的尺寸控制较难，且尺寸分布范围较大，不利于光线的反射与折射。

发明内容

本发明的目的是解决现有亚微米二氧化钛的尺寸难以控制，尺寸分布不均的问题，提供一种亚微米二氧化钛的制备方法。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种亚微米二氧化钛的制备方法，包括如下步骤：

步骤1)：配制碱性物质的水溶液；在30℃-99℃的温度下，按1∶(5-20)的质量比将钛盐在碱性物质水溶液中加热水解1小时-12小时形成胶体溶液；

步骤2)：所述胶体溶液在100℃-230℃的温度下，反应3小时-48小时，得亚微米二氧化钛。

优选的是，步骤1)中所述的加热水解温度为50℃-80℃，所述的加热水解时间为4小时-8小时；

步骤2)中所述的反应温度为130℃-200℃，所述的反应时间为20小时-35小时。

优选的是，所述碱性物质水溶液中碱性物质与水的物质的量比为1∶(1-100)；碱性物质为氨、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、四甲基氢氧化氨、四乙基氢氧化氨中的任意一种或几种。

优选的是，所述的钛盐为硫酸钛、钛酸四丁酯、钛酸异丙酯、四氯化钛、乳酸钛铵、氟钛酸铵中的任意一种或几种。

本发明所要解决的技术问题还包括，针对亚微米二氧化钛的尺寸难以控制，尺寸分布不均的问题，提供一种颗粒尺寸可以控制的，且尺寸分布均匀的亚微米二氧化钛。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种亚微米二氧化钛，其是有上述方法制备的。

本发明的亚微米二氧化钛材料，其颗粒尺寸是可以控制的，且尺寸分布均匀，其粒径在100nm-1μm范围内。

本发明所要解决的技术问题还包括，针对现有的染料敏化太阳能电池的太阳光照能量损失大的问题，提供一种能够降低太阳光照能量损失的染料敏化太阳能电池散射层浆料。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种染料敏化太阳能电池散射层浆料，其含有上述的亚微米二氧化钛材料。

由于本发明的染料敏化太阳能电池散射层浆料中含有以上所述的亚微米二氧化钛，因此，其能够有效的避免太阳光照能量的损失。

本发明所要解决的技术问题还包括，针对现有的染料敏化太阳能电池散射层浆料的太阳光照能量损失大的问题，提供一种能够降低太阳光照能量损失的染料敏化太阳能电池散射层浆料的制备方法。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种染料敏化太阳能电池散射层浆料的制备方法，包括如下步骤：

步骤1)：按照(10-100)∶1的质量比将纳米级二氧化钛和权利要求5所述的亚微米二氧化钛进行混合，获得混合二氧化钛粉体；

步骤2)：将该混合二氧化钛粉体、乙基纤维素、松油醇按质量百分比的含量为：粉体10-20％，乙基纤维素0-20％，松油醇60-90％进行混合，得亚微米散射层浆料。

优选的是，所述的混合为球磨。