[发明专利]纳米金修饰共轭聚合物敏化纳晶工作电极的方法

摘要

本发明属于共轭聚合物敏化纳晶太阳能电池中工作电极的制造技术领域，特别涉及纳米金修饰共轭聚合物敏化纳晶太阳能电池中工作电极的方法。本发明是以宽禁带TiO₂半导体纳晶薄膜为工作电极基底，在工作电极的薄膜表面上均匀沉积一层纳米金颗粒，而后再吸附共轭聚合物光敏剂。本发明制备的半导体工作电极表面均匀修饰了纳米金颗粒，由于共轭聚噻吩敏化剂中的硫原子和金之间较强的共价化学键合作用，使得聚合物敏化剂在工作电极表面的吸附明显增强，聚合物与工作电极之间的电荷传递动力学性能得到了显著的改善，与单纯的TiO₂纳晶薄膜工作电极相比，基于纳米金修饰的共轭聚合物敏化太阳能电池的光电转换效率提高了30～75％。

主权项

1.一种纳米金修饰共轭聚合物敏化纳晶太阳能电池中工作电极的方法，其特征是，该方法包括以下步骤：1)将TiO2胶体均匀涂覆到清洗干净的导电玻璃上，室温下空气中干燥，在250～600℃温度下烧结15～60分钟，得到厚度为2～20微米的宽禁带TiO2 半导体纳晶薄膜工作电极；2)将步骤1)制备好的宽禁带TiO2半导体纳晶薄膜工作电极浸入到浓度为1.0×10-8～1.0×10-6摩尔/升金的无机酸或金的无机盐的水溶液中浸泡；将浸泡后的宽禁带TiO2半导体纳晶薄膜工作电极取出，于空气中干燥；之后在100～500℃温度下烧结，得到纳米金修饰的宽禁带TiO2半导体纳晶薄膜工作电极；或将步骤1)制备好的宽禁带TiO2半导体纳晶薄膜工作电极浸入到加有醇电子受体的浓度为1.0×10-7～1.0×10-5摩尔/升金的无机酸或金的无机盐的水溶液中，其中，醇电子受体占含有醇电子受体的金的无机酸或金的无机盐的水溶液总体积的1/1000～1/10，然后在紫外灯下照射，得到纳米金修饰的宽禁带TiO2半导体纳晶薄膜工作电极；或利用水热法，在含有保护剂的浓度为1.0×10-5～1.0×10-3摩尔/升金的无机酸或金的无机盐的水溶液中加入还原剂，其中保护剂∶金的无机酸或金的无机盐的摩尔比为1∶1～4∶1，还原剂占含有保护剂和还原剂的金的无机酸或金的无机盐的水溶液总体积的1/3～2/3；在高压釜中于温度为100～200℃下合成出纳米金水溶胶；而后将步骤1)制备好的宽禁带TiO2半导体纳晶薄膜工作电极浸入到纳米金水溶胶中，以使金胶体吸附在工作电极表面；将得到的金胶体吸附后的工作电极取出，在250～500℃温度下烧结，以除去工作电极表面吸附的金水溶胶中的保护剂和还原剂，同时增强Au颗粒与工作电极之间的结合程度，得到纳米金修饰的宽禁带TiO2半导体纳晶薄膜工作电极；3)将步骤2)制备的纳米金修饰的宽禁带TiO2半导体纳晶薄膜工作电极浸入到含有10-6～10-3摩尔/升的共轭聚合物光敏剂的有机溶剂中，于黑暗处浸泡12～60小时；所述的共轭聚合物光敏剂是聚噻吩衍生物。