[发明专利]一种染料敏化太阳能电池光阳极及其制备方法

说明书

本发明公开了一种染料敏化太阳能电池光阳极及其制备方法。所述光阳极材料为二氧化钛包裹三氧化二铝的核壳结构纳晶薄膜，记为Al₂O₃@TiO₂核壳结构纳晶薄膜；所述Al₂O₃@TiO₂核壳结构纳晶薄膜由TiCl₄后处理Al₂O₃纳米薄膜得到；所述后处理包括将所述Al₂O₃纳米薄膜浸于TiCl₄水溶液中热处理、然后进行烧结的步骤。本发明以经TiCl₄后处理的添加PEG及PS的粒径不同的Al₂O₃纳米薄膜，其Al₂O₃粒径为20nm‑1000nm。粒径太大，染料的吸附率低，不利于光电转换，粒径太小，界面太多，界面势垒阻碍电子传输，也不利于光电转换，而且粒径太小，原料成本高，因此应寻找合适粒径，以降低成本，增加光电转换率。本发明制备工艺简单、可重复性高、稳定性好且成本低。

技术领域

本发明涉及一种染料敏化太阳能电池光阳极及其制备方法。

背景技术

太阳能广义上是地球上许多能量如风能、水能、海洋能、生物质能及部分潮汐能的来源；从根本上来说，化石燃料(如煤、石油、天然气等)也是远古以来贮存的太阳能。但在化石燃料日趋减少的情况下，太阳能主要通过太阳能电池的方式利用光电效应将太阳能辐射能直接利用。迄今为止，传统的硅系太阳能电池原料成本高、生产工艺复杂、效率提高潜力有限，因此其民用化受到技术性限制，急需开发低成本的太阳能电池。

能源是世界经济发展的首要问题。染料敏化太阳能电池(DSCs)价格相对低廉，制作工艺简单，拥有潜在的高光电转换效率，目前，DSCs主要由染料敏化的TiO₂纳晶薄膜光阳极，电解质(I^-/I^3-)和铂电极或者炭制备的对电极三个部分组成。宽带隙半导体TiO₂紧密层对可见光具有较强的吸收及转化，较大的比表面积以及适量的染料吸附量等使得其获得高达14.3％的光电转化效率。且其制造成本仅为硅太阳能电池的1/5～1/10，因而具有广阔的应用前景，吸引着世界各国科研工作者和企业的广泛关注。

发明内容

本发明的目的是提供一种染料敏化太阳能电池光阳极及其制备方法，具体是以Al₂O₃@TiO₂核壳结构纳晶薄膜作为光阳极，本发明通过经TiCl₄后处理的Al₂O₃纳米薄膜以制备Al₂O₃@TiO₂核壳结构纳晶薄膜，并将其作为DSCs的光阳极，有效提高了染料敏化太阳能电池的光电转换效率。

本发明所提供的染料敏化太阳能电池的光阳极材料，为二氧化钛包裹三氧化二铝的核壳结构纳晶薄膜，记为Al₂O₃@TiO₂核壳结构纳晶薄膜；

所述Al₂O₃@TiO₂核壳结构纳晶薄膜由TiCl₄后处理Al₂O₃纳米薄膜得到。

上述的光阳极材料中，所述后处理包括将所述Al₂O₃纳米薄膜浸于TiCl₄水溶液中热处理、然后进行烧结的步骤。