[发明专利]二氧化钛及光阳极浆料、它们的制备方法、太阳能电池

说明书

技术领域

本发明属于太阳能电池制造技术领域，具体涉及一种二氧化钛及其制备方法、光阳极浆料及其制备方法、染料敏化太阳能电池。

背景技术

在全世界的能源结构中，石油、天然气、煤等一次性石化能源占据主体地位。随着石化能源的锐减和环境污染的日益严重，开发清洁可再生的能源迫在眉睫。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，几乎不受任何地理环境的限制。九十年代以来，以瑞士洛桑高等工业学院的M.Gratzel为首的研究小组开发了染料敏化太阳能电池，在太阳能电池市场中，染料敏化太阳能电池展现了太阳能电池的一个新的发展方向，具有成本低、易于制作，弱电相对转化率高等优点，虽然其稳定性和转化效率在现阶段还有待提高，但是该电池仍被认为是最有应用前景的一类太阳能电池。染料敏化太阳能电池是一种基于植物叶绿素光合作用原理研制的太阳能电池，是一种使用宽禁带半导体材料的太阳能电池。宽带隙半导体本身有较高的热力学稳定性和光化学稳定性，然而捕获太阳光的能力非常差，但将适当的染料吸附到半导体表面上，借助于染料对可见光的强吸收，可将半导体的光谱响应拓宽到可见光区，这种现象称为半导体的敏化作用，这种载有染料的半导体称为染料敏化半导体电极。作为染料吸附的载体，纳米二氧化钛由于其光稳定性、无毒、高比表面积等特点，广泛用于染料电池上。

染料敏化太阳能电池主要包括光阳极、光阴极、染料及电解质四个部分。目前，染料敏化电池转化效率的高低在很大程度上取决于光阳极浆料的制备。染料敏化太阳能电池的光阳极的浆料包含有吸附染料光敏化剂的纳米二氧化钛，纳米二氧化钛不仅是光电转换活性物质-染料的支撑和吸附载体，同时也是电子的传输体。纳米二氧化钛的各个参数和性能直接影响染料敏化太阳能电池中的染料的吸附量，而且影响电子从染料激发态到导电玻璃的传输以及电解质中的氧化-还原电对的有效传输，影响电子传输速率，进而影响染料敏化电池的光电转化率。现有技术制备的二氧化钛粉颗粒易团聚，增加后续分散步骤的难度，易导致电池转换效率低下。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中制备的二氧化钛粉颗粒易团聚，增加后续分散步骤的难度，导致对应电池的光电转化效率低的不足，提供了一种二氧化钛及其制备方法、光阳极浆料及其制备方法、染料敏化太阳能电池，该制备方法得到的二氧化钛粉体分散程度好，由该粉体制备的染料敏化太阳能电池的光电转化率高。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是提供一种二氧化钛的制备方法，包括以下步骤：

配置乳酸钛铵的水溶液，将该溶液放入到高压反应釜中加热反应得到二氧化钛。

优选的是，所述步骤中的乳酸钛铵水溶液中乳酸钛铵的浓度为0.1~1M。

优选的是，所述步骤中的乳酸钛铵水溶液中还含有尿素，其中，乳酸钛铵和尿素的质量份数比为30.5∶（1~6.6）。

优选的是，所述步骤中的乳酸钛铵水溶液中还含有氨水，其中，乳酸钛铵和氨水中的氨的质量份数比为30.5：（0.6~4）。

优选的是，所述步骤中的高压反应釜内的温度为160~250℃，反应时间为10~36小时。

更优选的是，所述步骤中的高压反应釜内的温度为200~230℃，反应时间为12~24小时。

本发明还提供一种二氧化钛，其是由上述方法制备的。

优选的是，上述制备方法得到的二氧化钛的BET比表面积为100~130m²/g。

本发明还提供一种染料敏化太阳能电池用的光阳极浆料的制备方法，包括以下步骤：

将上述二氧化钛用乙醇分散得到混合物，再将该混合物与乙基纤维素和松油醇混合，得到染料敏化太阳能电池用的光阳极浆料。

优选的是，所述步骤中的乙基纤维素和松油醇的质量比为（1∶5）~（1∶9）；其中，乙基纤维素和松油醇的总质量份数与二氧化钛的质量份数比为（2：1）~（7：1）。

本发明还提供一种染料敏化太阳能电池用的光阳极浆料，其是由上述的方法制备。

本发明还提供一种染料敏化太阳能电池，使用上述光阳极浆料制备染料敏化太阳能电池用光阳极，然后将该光阳极与铂对电极对接，滴入电解液，组装成电池，即该染料敏化太阳能电池包括用上述浆料制备的染料敏化太阳能电池用的光阳极。