[发明专利]染料敏化太阳能电池的制备方法

权利要求书

1.一种染料敏化太阳能电池的制备方法，其包括以下步骤：

步骤A，提供表面清洁的透明衬底材料，采用原子层沉积技术在衬底材料表面沉积二氧化钛致密薄膜；

步骤B，采用分子层沉积技术在步骤A得到的二氧化钛致密薄膜上沉积含钛有机-无机复合膜；

步骤C，将步骤B得到的材料在400-600℃下退火0.5-2h，将热处理得到的材料在染料中浸泡，取出清洗、干燥得到染料敏化太阳能电池光阳极；

所述步骤A包括，

步骤A1，将表面清洁的衬底材料放入温度为80-200℃的原子层沉积设备的反应腔中，用50-100sccm高纯氮气吹扫3-10min；

步骤A2，将纯度大于97％的TiCl₄或四异丙醇钛加热至60-100℃形成TiCl₄或四异丙醇钛蒸气，并以脉冲形式将TiCl₄或四异丙醇钛蒸气送入反应腔体，脉冲时间为0.05-0.2s，暴露时间为8-15s，再用高纯氮气吹扫，吹扫时间为15-30s；

步骤A3，将去离子水以脉冲形式送入反应腔体，脉冲时间为0.02-0.05s，暴露时间为8-15s，再用高纯氮气吹扫，吹扫时间为15-30s，完成一次沉积循环，即在衬底材料表面沉积了一层致密二氧化钛薄膜；

步骤A4，重复步骤A2-A3的沉积循环1000-5000次；

所述步骤B包括，

步骤B1，将表面沉积有致密二氧化钛薄膜的衬底材料放入温度为80-150℃的原子层沉积设备的反应腔中，用50-100sccm高纯氮气吹扫5-30min；

步骤B2，将TiCl₄或四异丙醇钛加热至60-100℃形成TiCl₄或四异丙醇钛蒸气，并以脉冲形式将TiCl₄或四异丙醇钛蒸气送入反应腔体，脉冲时间为0.05-0.2s,暴露时间为8-15s，再用高纯氮气吹扫，吹扫时间为15-30s；

步骤B3，将二元醇或多元醇加热至100-200℃形成二元醇或多元醇蒸气，再以脉冲形式送入反应腔体，脉冲时间为0.1-1s，暴露时间为20-45s，再用高纯氮气吹扫，吹扫时间为30-45s，完成一次沉积循环，即在致密二氧化钛薄膜表面沉积了一层含钛有机-无机复合膜；

步骤B4，重复步骤B2-B3的沉积循环100-20000次。

2.如权利要求1所述的染料敏化太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述步骤C中浸泡条件为，在浓度为0.1-5mol/L的N719无水乙醇溶液中浸泡0.5-12h。

3.如权利要求1所述的染料敏化太阳能电池的制备方法，其特征在于：还包括步骤D，将步骤C制备好的光阳极和镀有Pt薄膜的透明导电衬底的对电极正面相对放置，密封，并注入电解质I^-/I₃^- 溶液，得染料敏化太阳能电池。

4.如权利要求1所述的染料敏化太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述步骤A中在超声波条件下用有机溶剂或去离子水清洗透明衬底材料，再将清洗后的透明衬底材料用压缩氮气吹干得到表面清洁的衬底材料。

5.如权利要求1所述的染料敏化太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述的衬底材料为掺杂氟的二氧化硅导电玻璃、铟锡氧化物导电玻璃或掺铝的氧化锌导电玻璃中的一种。

6.如权利要求1所述的染料敏化太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述步骤A3中每个沉积循环使得到的致密二氧化钛薄膜厚度增加0.09-0.15nm。

7.如权利要求1所述的染料敏化太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述步骤B3中每个沉积循环使得含钛有机-无机复合膜增加的厚度为0.06-0.12nm。

8.如权利要求1所述的染料敏化太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述步骤C中得到染料敏化太阳能电池光阳极的比表面积为60-400m² /g，孔隙尺度在8-10nm。