[发明专利]一种Ti02 NS/石墨烯复合膜染料敏化太阳能电池的制备方法

说明书

本发明公开了一种Ti0₂ NS/石墨烯复合膜染料敏化太阳能电池的制备方法，首先制备染料敏化太阳能电池的Ti0₂ NS/石墨烯复合膜电极，石墨烯的含量显著影响Ti0₂ NS/石墨烯复合膜的物理结构和光吸收特性，同时也显著影响Ti0₂ NS/石墨烯复合敏化太阳能电池中载流子的传输、被陷阱捕获及复合。适量的石墨烯不仅降低二氧化钛膜与解质界面之间电子传输的电阻，而且降低光生电子和空穴的复合、增强光生电子从二氧化钛膜FTO导电玻璃基体的传输。同时石墨烯还增强光的捕获，从而增加光生电子的数量。此外Ti0₂ NS/石墨烯电极良好的孔结构有利于电解质的扩散，从而有利于染料分子的再生和敏化太阳能电池光电转换性能的增强。

技术领域

本发明涉及光伏产业技术领域，具体的涉及一种Ti0₂ NS/石墨烯复合膜染料敏化太阳能电池的制备方法。

背景技术

能源与环境的可持续发展是当今世界人类社会面临的两个重要问题，随着全球经济的发展，人们对能源的需求正在不断增长，新能源的发展势在必行，太阳能源源不断的辐照地面，清洁且无任何污染,因而成为最具开发潜力的新能源之一。染料敏化太阳能电池（DSSC）是一种有效利用太阳能的光电器件，它制作工艺简单、成本低廉、性能稳定、对环境无污染，因而具有良好的发展前景。染料敏化太阳能电池（DSSC）在实际应用中光电转换效率偏低，纳米二氧化钛薄膜是染料敏化太阳能电池的重要组成部分，如何优化二氧化钛阳极对提高染料敏化太阳能电池的效率有很大影响。

发明内容

一种Ti0₂ NS/石墨烯复合膜染料敏化太阳能电池的制备方法，其特征为：制备步骤如下：Ti0₂ NS/石墨烯复合膜电极的制备：将50mL钛酸丁酯（Ti(OC₄H₉)₄）和6mL氢氟酸（HF，浓度为40%)加入到200 mL的聚四氟乙烯（-(CF₂-CF₂)n-）中，室温下搅拌均匀后180 ℃水热24小时，将反应所得的自色沉淀物分别用乙醇和蒸馏水洗涤三遍，在真空干燥箱中80℃下干燥6小时得到锐钛矿Ti0₂纳米片；将54mg氧化石墨烯加入到6mL去离子水和 19.5 mL乙醇的混合溶液中，超声3小时得到氧化石墨烯的悬浮液；将6g的聚乙二醇-聚丙二醇-聚乙二醇共聚物（P123) 加入到22mL浓盐酸（浓度为 36wt.%) 和70mL乙醇的混合溶液中，40℃搅拌10min，将20mL的钛酸丁醋（Ti(OC₄H₉)₄）加入到上述混合溶液中，40℃搅拌 6小时，将所得的溶胶在室温下静置12小时后立即采用浸渍-提拉法在 FTO 导电玻璃基体上镀膜，提拉速率为3mm s^-1，室温干燥后450 ℃锻烧 30min得到Ti0₂ NS预处理膜；将1.5 g 二氧化钛纳米片加入到氧化石墨烯悬浮液、0.5mL乙酷丙酣和1.2mL 曲拉通 X-100的混合溶液中，在研钵中混合研磨 40 min，然后采用刮刀法涂覆在Ti0₂NS预处理膜基体上，室温干燥后在氮气中450℃锻烧1小时，膜厚约为20µm，待炉温冷却至 80℃时取出即得到Ti02 NS/石墨烯复合膜电极。

电解质溶液的制备：将0.6mol丙基-3-甲基咪唑碘盐、0.3mol碘化锂(LiI)、0.05mol碘以及0.5mol 4-叔基吡啶（TBP）的乙腈溶液混合均匀，20-30r/min搅拌5min得到电解质溶液，在真空罐中保存，组装电池时将电解质注入到电极边缘，电解质在毛细管力的作用下渗入两电极之间并分散均匀。