[发明专利]一种染料敏化太阳能电池铂对电极的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳能电池领域，具体涉及液相热喷涂制备染料敏化太阳能电池铂对电极的方法。

背景技术

1991年瑞士洛桑高等工业学院Greatzel教授领导的研究小组在权威期刊Nature（O′Regan B，Greatzel M，1991，353，737）上报道一种全新的染料敏化太阳能电池的研究成果，染料敏化太阳能电池(DSSC)引起了越来越多的科学家重视，目前日本Sharp公司宣布小面积电池达到11.1%。由于DSSC潜在的应用前景，得到了国际上的广泛关注和重视。

染料敏化太阳能电池主要由以下几个部分组成：光阳极、染料敏化剂、电解质和对电极。该电池以I3/I氧化还原电对为媒介在光阳极和对电极之间传递电荷。对电极起传输电子和光催化的作用。因此，作为电池的重要组成部分，对电极的电催化性能对整个电池的光电转换效率有着重要影响。

目前对电极的制备方法有：热解法、电镀法和真空镀膜法等。其中电镀法和真空镀膜法从设备与制备工艺角度考虑成本高，且工艺复杂，而热解法由于其成本最低且工艺简单是对电极制备普遍采用的方法。热解法制备的基本过程是：导电基底预处理；涂覆对电极膜层；膜层干燥与烧结。铂电极热解法一般是在450℃左右进行高温处理。由于经过高温烧结工艺，使得染料敏化太阳能电池生产工艺复杂、能耗大大增加，电池的成本大幅度上涨。因此，开发一种工艺简单、节约能耗的铂对电极制备方法，是染料敏化太阳能电池要解决的难题之一。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种工艺简单、周期短且节能环保的新型染料敏化太阳能电池铂对电极的制备方法，包括如下步骤：

1）制备喷涂用铂对电极先驱液；

2）使用先驱液进行热喷涂，沉积到导电基底表面形成铂对电极。

其中，所述先驱液是松油醇相氯铂酸浆料。

所述制备喷涂用铂对电极先驱液的步骤为：

11) 称取1~10g聚乙二醇-2w缓慢加入8g~50g松油醇中，在30℃~70℃水浴条件下混合搅拌1~5h，制备成具有5~7Cp粘度的载体；

12) 称取0.2~1g氯铂酸，加入100~500ml异丙醇，充分溶解配制成一定浓度的溶液；

13) 取5~30ml氯铂酸的异丙醇溶液，将其加入具有合适粘度的载体中，加温搅拌至混合均匀，制得粘度5~6Cp的松油醇相氯铂酸浆料。

使用先驱液进行热喷涂，沉积到导电基底表面形成铂对电极包括如下步骤：

21) 将先驱液传输至喷枪料罐内，调节氧气、乙炔气体压力，用氧-乙炔火焰将导电基底表面预热至200~300℃，调整喷涂距离和喷涂角度，保证受热均匀，打开送料开关，先驱液下落并随气流径直注入等离子火焰中心高温区域；

22) 通过调节氧气/乙炔压力分别为0.08~0.5MPa、0.03~0.3MPa，等离子喷枪口与导电基底直接距离为5~20cm，等离子喷枪口与导电基底间的喷涂角度为50~90°，先驱液在高温下经过蒸发、分解、熔融等一系列反应最终沉积到导电基底表面形成铂对电极。

在步骤21）中利用电子蠕动泵作为先驱液原料传输的动力装置。

本发明的有益效果：

1) 采用液态热喷涂技术制备铂对电极，直接将铂先驱液在高温火焰下发生一系列反应沉积到导电基底表面形成铂电极，与传统方法相比，缩短了繁琐的烧结过程，提高生产效率；

2) 本发明所制得的铂层与导电基底结合牢固，且不易引入杂质，制得铂层纯度高，更有利于电子传输，从而提升染料敏化太阳能电池的光电性能；

3) 由于采用蠕动泵作为先驱液原料传输装置，通过控制氧乙炔压力、喷涂距离、角度等参数可以实现铂层的均匀性和厚度控制，提高了铂对电极的均匀一致性，有利于大面积组件中铂电极制备的重复性。

附图说明

图1为分别采用本发明方法制备的铂电极表面形貌图；

图2为采用热解法制备铂电极组装电池光电性能I-V曲线；

图3为采用本发明方法制备铂电极组装电池光电性能I-V曲线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行具体说明。

实施例一

1. 制备喷涂用铂对电极先驱液；

1)  称取2g聚乙二醇-2w缓慢加入10g松油醇中，在40℃水浴条件下混合搅拌3h，制备成具有5.8Cp粘度的载体；

2)  称取0.5g氯铂酸，加入200ml异丙醇，充分溶解配制成一定浓度的溶液；