[发明专利]一种染料敏化太阳能电池改性光阳极的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种染料敏化太阳能电池改性光阳极的制备方法，属于染料敏化太阳能电池领域。

背景技术

在教授团队成功制备效率达7.1％的染料敏化电池以来，染料敏化太阳能电池以其制备材料来源丰富、成本低廉、环境友好、制造工艺简单、性能稳定等诸多优点，引起了人们的广泛关注。其中担任染料载体、电子受体和电子传输作用的半导体多孔膜是影响电池光电转换效率的关键部件。在众多制备光阳极的半导体材料中，关于TiO₂的研究最为广泛。TiO₂光化学稳定性好，具有合适的禁带宽度，对染料吸附性能良好，成本低廉，在染料敏化电池的应用中具有其他半导体无法比拟的优越性。然而TiO₂光阳极也存在缺陷，最显著的就是电子传输效率低。

发明内容

针对现有技术中TiO₂光阳极存在光电转换效率低的缺陷，本发明的目的是在于提供一种具有高光电转换效率的染料敏化太阳能电池改性光阳极的制备方法。

本发明提供了一种染料敏化太阳能电池改性光阳极的制备方法，该制备方法是将P25型二氧化钛、杂多酸改性二氧化钛和金属氧化物的粉体复配物，与包括水、分散剂、乳化剂和造孔剂在内的组分加入到球磨罐中混合后，球磨成浆料；所得浆料涂覆在导电玻璃上，置于炉中煅烧，即制得改性光阳极，其中，P25型二氧化钛、杂多酸改性二氧化钛和金属氧化物的质量比为1:0.1～0.3:0.01～0.03。

本发明的染料敏化太阳能电池改性光阳极的制备方法还包括以下优选方案：

所述的杂多酸改性二氧化钛是由有机钛盐和杂多酸通过水热反应制得的杂多酸负载二氧化钛晶体的复合物。

优选的杂多酸为12磷钨酸、18磷钨酸、12硅钨酸中一种或几种。

优选的杂多酸改性二氧化钛为12磷钨酸改性二氧化钛、18磷钨酸改性二氧化钛或12硅钨酸改性二氧化钛中的一种或几种。

优选的金属氧化物为WO₃、Fe₂O₃、MnO₂、SnO₂、ZrO₂、CdO中的一种或几种。

优选的制备方法中P25型二氧化钛和杂多酸改性二氧化钛总质量与水、分散剂、乳化剂和造孔剂的质量比为1:1～3:2～4:0.5～1:0.3～0.8；进一步优选为1:1～3:3:0.8:0.5。

优选的分散剂为乙酰丙酮、冰醋酸、乙醇中一种或几种。

优选的乳化剂为曲拉通X-100或OP-10。

优选的造孔剂为聚乙二醇20000。

所述的煅烧是以1～3℃/min的升温速率，从室温升温到400～500℃下煅烧0.5～1h。

所述的球磨是采用球磨机在1000～2000转/分钟的转速下球磨4～12h。

所述的导电玻璃为掺氟的SnO₂玻璃(FTO)或掺铟的SnO₂玻璃(ITO)。

所述杂多酸改性二氧化钛制备方法如下：将有机钛溶于有机溶剂，缓慢滴加到杂多酸水溶液中，用酸调节pH到1～2，加热50～70℃，不断搅拌，直至形成水凝胶；将所得水凝胶转入高压釜，180～220℃下加热1～3h，冷却至室温；洗涤、干燥，即得到杂多酸改性二氧化钛颗粒。

本发明的染料敏化太阳能电池改性光阳极的制备方法包括以下具体步骤：

1、球磨：

将P25型二氧化钛、杂多酸改性二氧化钛和金属氧化物的粉体复配物，与包括水、分散剂、乳化剂和造孔剂在内的组分加入到球磨罐中搅拌混合均匀后，在1000～2000转/分钟的速率下，球磨4～12h，制得分散稳定的浆料；其中，P25型二氧化钛、杂多酸改性二氧化钛和金属氧化物的质量比为1:0.1～0.3:0.01～0.03；P25型二氧化钛和杂多酸改性二氧化钛与水、分散剂、乳化剂和造孔剂的质量比为1:1～3:2～4:0.5～1:0.3～0.8；

2、制备阳极：

将步骤1制得的浆料，采用刮涂法刮涂于导电玻璃上，放入马弗炉；将马弗炉从室温以1～3℃/min的升温速率升高到400～500℃，恒温0.5～1h，自然降温，即制得改性的光阳极。