[发明专利]一种有机载体体系的TiO2浆料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，涉及一种有机载体体系的TiO₂浆料的制备方法。

背景技术

随着全球性矿物能源的枯竭和环境污染问题的加剧，太阳能资源 的利用已经引起了世界的关注，由此太阳能电池的研究也成为世界范 围内的研究热点。在各种新型太阳能电池中，染料敏化太阳能电池以 其制作工艺简单、便于大规模生产、成本低廉等优点愈来愈受到广泛 重视。

在染料敏化太阳能电池中，多孔光阳极的性能对电池的性能的影 响尤为重要。为实现尽可能多的吸附染料，同时实现与导电基底的牢 固接触，并实现电子从染料激发态到导电衬底的传输以及电解质中氧 化还原电对的有效传输，因而多孔光阳极的制备技术非常关键。

目前多孔光阳极的制备多采用商业采购的P25纳米晶TiO₂，用以 制备多孔结构的TiO₂膜。这种多孔膜具有很大的比表面，有利于增加 染料的吸附量，达到充分吸收太阳光能的目的。

近年来关于纳米管在太阳能电池中的应用有广泛研究，大多认为 TiO₂纳米管具有更大的比表面积，同时纳米管的管状结构更有利于实 现电子的有效传输，但是纳米管直接制备在导电基底上却较难于实 现。

因此可以将比表面积较大的小粒径的纳晶TiO₂粒子与比表面积较大 的管状的纳米TiO₂粉体相混合，直接在导电基底上成膜制备出满足染 料敏化太阳能电池要求的高比表面积与具有较高传输效率的电子传 输层，增加光电流的输出，提高光电转换效率。

发明内容：

针对现有技术中TiO₂纳米管直接在导电基底上难于实现的技术 问题，本发明提出了一种TiO₂浆料的制备方法，具体步骤如下：

1)有机载体的配制：将1份乙基纤维素按照质量份数比1∶10-1∶5 加入到松油醇中，在80℃条件下水浴搅拌2h，形成粘度为 5.9Kcp-6.1Kcp的有机载体；

TiO₂纳米混晶的制备：将粒径为10nm-25nm的TiO₂纳米晶和粒径 为20nm-100nm的TiO₂纳米管按质量份数比1∶1-1∶3的比例进行混 合；

3)有机载体体系纳米TiO₂浆料的制备：将按照步骤2)方法制 备的TiO₂纳米混晶与与步骤1)中制备的有机载体进行混合，其中， TiO₂纳米混晶的质量份数为18-24份，混合均匀后研磨1小时，得到 有机载体体系纳米TiO₂浆料。

本发明使用粒径为10nm-25nm的TiO₂纳米晶体和粒径为 20nm-100nm的纳米管混和制备有机载体的TiO₂浆料，采用此浆料制 备的TiO₂薄膜具有较大的比表面，增强了光阳极对太阳光的吸收，同 时提高了电子的传输速率，有效的改善了电池的性能。本发明TiO₂浆料的制备方法可以实现大面积TiO₂薄膜的制备和生产，为染料敏化 太阳能电池的产业化奠定了良好的应用基础。

附图说明

图1为本发明的TiO₂浆料组装的电池与商业采购的的浆料组装 的电池实验对比曲线图。

实施例1：

一种有机载体体系的TiO₂浆料的制备方法，包括如下步骤：

1)有机载体的配制：将1份乙基纤维素按照质量份数比1∶5加 入到松油醇中，在80℃条件下水浴搅拌2h，形成粘度为6.1Kcp的有 机载体；

2)TiO₂纳米混晶的制备：将粒径为25nm的TiO₂纳米晶和粒径为 100nm的TiO₂纳米管按质量比1∶3的比例进行混合；

3)有机载体体系纳米TiO₂浆料的制备：将按照步骤2)方法制 备的TiO₂纳米混晶与步骤1)中制备的有机载体进行混合，其中，TiO₂纳米混晶的质量份数为18份，混合均匀后研磨1小时，得到有机载 体体系纳米TiO₂浆料。