[发明专利]基于石墨烯量子点的染料敏化太阳能电池光阳极、制备方法以及在太阳能电池中的应用

权利要求书

1.基于石墨烯量子点-染料共敏化太阳能电池的制备方法，步骤如下：

（1）称取TNA粉末0.2g，与0.88ml的松油醇和2.0ml的乙基纤维素混合；将含有上述混合物的试剂瓶置于磁力搅拌器上，加入磁子，持续搅拌2h，使粉末充分溶解，得到TNA浆料；

TNA粉末是按如下方法制得：

称量0.8 g尿素和20mL去离子水，使其在50 ml的小烧杯中混合均匀，然后用滴管取2mL异丙醇钛缓慢滴入上述混合溶液中，把装有混合溶液的小烧杯用保鲜膜封口后，放到超声清洗机中，在超声下处理20分钟以使其完全分散，然后将混合溶液转移到50 ml四氯氟内衬的高压釜中，在真空干燥箱中加热至180°C，并保温 4 h，关闭加热电源，待真空干燥箱内的环境温度自然冷却至室温后，打开高压反应釜收集产物并用乙醇洗涤，最后，将洗涤过的白色颗粒放入鼓风干燥箱中充分干燥，即可得到所需的二氧化钛纳米聚集体颗粒；

（2）用丙酮和乙醇清洗掺氟的氧化锡，用作光阳极的基底，然后通过刮刀法将TNA浆料刮涂到FTO基底上，面积为0.25cm²；将涂有浆料的FTO电极放入鼓风干燥箱中，在60°C下干燥 20 min，冷却至室温后，继续重复上述过程，在干燥充分的浆料薄膜表面刮涂一层新的薄膜，把涂有双层薄膜的FTO光阳极放到马弗炉中，在450°C下煅烧0.5h，使浆料中的有机溶剂蒸发，得到纯净的TNA半导体薄膜；双层薄膜的厚度为8.2μm；

（3）纯净的TNA半导体薄膜浸入TiCl₄中，加热到 70℃，保温30min；冷却至室温后，取出后用乙醇清洗表面，放入马弗炉中，于450℃下退火30 min；

（4）退火后的光阳极后浸渍到石墨烯量子点溶液中，使GQD沉积到光阳极表面，沉积时间为20s，即得基于石墨烯量子点的染料敏化太阳能电池光阳极；

石墨烯量子点是按如下方法制得：

称取30mg的无水葡萄糖作为碳源，溶于30 ml的去离子水中，得到1 mg/ml的葡萄糖水溶液，超声20min，使其分散均匀；之后将葡萄糖水溶液转移到50 ml的四氟内衬的水热反应釜中，使用真空干燥箱加热到200℃，并保温0.8h或1h；随后将反应釜冷却至室温，得到深棕色的GQD溶液，溶剂为水；将反应物用试剂瓶收集，密封保存；

（5）将基于石墨烯量子点的染料敏化太阳能电池光阳极放入N719染料中，在黑暗环境下浸泡24h，得染料敏化的FTO光阳极；

将Pt对电极覆盖在染料敏化的FTO光阳极上，通过两个电极的间隙注入I^-/I^3-电解质并用热封膜封装，制成完整的石墨烯量子点-染料共敏化太阳能电池。