[发明专利]添加Ag/C纳米电缆的染料敏化太阳电池光阳极的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳电池技术领域，具体涉及一种染料敏化太阳电池添加Ag/C纳米电缆的光阳极的制备方法。

背景技术

每年太阳照射到地球上的能量达3×10²⁴焦耳，合理利用这一能源，将给我们的能源供给提供强有力的支持。在这种背景下，太阳能电池应运而生。1991年，瑞士科学家等人报道了染料敏化太阳电池，该类电池因成本仅为硅系电池的1/5～1/10，制作过程简单、原材料丰富、环境友好、光电转化效率的理论值高等特点使得诸多的研究兴趣集中在这一领域。

目前，低的光能利用率和慢的电子传输是提高电池光电转换效率的两大瓶颈。研究者在光阳极膜中引入一层亚微米级颗粒薄膜作为散射层有效地提高了太阳光的吸收效率。传统颗粒膜的颗粒之间连接性较差，界面及缺陷较多，使得自由电子的散射增强、电荷的扩散系数降低、电子在光阳极膜中的传输电阻增大，因此有人通过制备规整有序的纳米线、纳米棒、纳米管等阵列膜作为光阳极来改善电子的传输问题。阵列膜一方面可以为电子提供良好的传输路径，让电子沿着纳米线、纳米管的轴向传输，最大限度地减少电荷在电极材料中的传输路径；另一方面可以降低电子的散射，减少界面复合的机会，另外有序膜的纳米孔洞连通性比较好，有利于电解液渗透。然而阵列膜的比表面积的降低使得光生电子的数目严重不足，将有利于光生电子传输等优点掩盖掉，最终得到的转换效率并没有颗粒膜的高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服传统颗粒膜中电子传输慢、有序规整膜比表面积小的缺点，提供一种电子在光阳极膜中传输速率快、电荷可以有效分离、有效抑制电荷发生复合反应的添加Ag/C纳米电缆的染料敏化太阳电池光阳极的制备方法。

解决上述问题所采用的技术方案是它由下述步骤组成：

1、制备一维Ag/C纳米电缆

在避光、搅拌条件下，将硝酸银、碳酸钾、氨基磺酸、水杨酸按摩尔比为2～4:1～2:4:4依次加入到盛有蒸馏水的聚四氟乙烯反应釜中，硝酸银与蒸馏水的质量比为1:100～250，190～210℃反应24～48小时，冷却至室温，过滤，洗涤，干燥，制备成一维Ag/C纳米电缆。

2、制备添加Ag/C纳米电缆的染料敏化太阳电池光阳极

在研磨条件下，向二氧化钛P25中依次加入乙酸、蒸馏水、乙醇，搅拌12小时，加入松油醇、乙基纤维素、一维Ag/C纳米电缆，一维Ag/C纳米电缆与二氧化钛P25、蒸馏水、松油醇、乙基纤维素的质量比为0.01～0.05:5:4～6:12～15:2，乙酸与蒸馏水、乙醇的体积比为1～4:1:10～20，加热搅拌蒸除乙醇，得到粘稠浆料，将得到的粘稠浆料均匀涂敷在导电玻璃上，100℃保持30～60分钟，升温至450℃保温30分钟，冷却至室温，放入3～5×10^-7mol/mL的钌系染料的乙醇溶液中，黑暗条件下密封保存24小时，制备成添加Ag/C纳米电缆的染料敏化太阳电池光阳极。

上述的二氧化钛P25是粒径为20nm的锐钛矿晶型二氧化钛与金红石晶型二氧化钛按质量比为4:1混合物，由湖北武汉武汉格奥科教仪器有限公司提供；钌系染料为二-四丁铵-双(异硫氰基)双(2,2'-联吡啶-4,4'-二羧基)钌（中文别名N719钌染料）或二硫氰酸基双(N,N'-2,2'-联吡啶-4,4'-二甲酸)钌（中文别名N3钌染料）；导电玻璃为掺氟氧化锡导电玻璃或掺铟氧化锡导电玻璃。

本发明的制备一维Ag/C纳米电缆步骤1中，在避光、搅拌条件下，将硝酸银、碳酸钾、氨基磺酸、水杨酸最佳按摩尔比为2:1:4:4依次加入到盛有蒸馏水的聚四氟乙烯反应釜中，硝酸银与蒸馏水的质量比最佳为1:180，最佳在200℃反应36小时，冷却至室温，过滤，洗涤，干燥，制备成一维Ag/C纳米电缆。

本发明的制备添加Ag/C纳米电缆的染料敏化太阳电池光阳极步骤2中，在研磨条件下，向二氧化钛P25中依次加入乙酸、蒸馏水、乙醇，搅拌12小时，加入松油醇、乙基纤维素、一维Ag/C纳米电缆，一维Ag/C纳米电缆与二氧化钛P25、蒸馏水、松油醇、乙基纤维素的质量比最佳为0.025:5:4:12:2，乙酸与蒸馏水、乙醇的体积比最佳为1:1:20，加热搅拌蒸除乙醇，得到粘稠浆料，将得到的粘稠浆料均匀涂敷在导电玻璃上，100℃保持30～60分钟，升温至450℃保温30分钟，冷却至室温，放入3～5×10^-7mol/mL的钌系染料的乙醇溶液中，黑暗条件下密封保存24小时，制备成添加Ag/C纳米电缆的染料敏化太阳电池光阳极。