[发明专利]基于氧化钛凝胶电解质的染料敏化太阳能电池及制备方法

权利要求书

1.一种基于氧化钛凝胶电解质的染料敏化太阳能电池，它由透明导电基片与多孔纳米晶半导体薄膜、捕获光子的光敏剂、电解质以及对电极五部分组成；其特征在于：电解质为氧化钛凝胶电解质，它由氧化钛的前驱体溶胶、离子液体、有机溶剂、碘、碘化物和改性剂组成；所述离子液体与有机溶剂以体积比为任意比构成混合溶剂；所述碘相对混合溶剂的浓度为0.01-1mol/L；所述碘化物相对混合溶剂的浓度为0.01-1mol/L；所述改性剂相对混合溶剂的浓度为0.1-5mol/L；所述氧化钛前驱体溶胶与碘、碘化物、改性剂以及混合溶剂所构成的溶液的体积比为任意比；

其中，所述的氧化钛前驱体溶胶是通过如下一种化合物水解或醇解制备而成：钛酸四丁酯、钛酸异丙酯、四氯化钛、乙醇钛或硫酸氧钛；

所述的离子液体为如下一种或几种任意比例的混合物：有机烷基咪唑型离子液体、季铵盐离子液体、烷基吡啶离子液体、哌啶型离子液体或吡咯烷型离子液体的低熔点有机熔盐。

2.根据权利要求1所述的一种基于氧化钛凝胶电解质的染料敏化太阳能电池，其特征在于，所述的碘化物为如下一种或几种任意比例可溶性碘盐的化合物：碘化锂、碘化钠、碘化钾、碘化铵或碘化铝。

3.根据权利要求1所述的一种基于氧化钛凝胶电解质的染料敏化太阳能电池，其特征在于，所述的改性剂为如下一种：N-甲基苯并咪唑、2-甲基吡啶、3-甲基吡啶、3-乙基吡啶、2-丙基吡啶、3-丁基吡啶、4-叔丁基吡啶、2-戊基吡啶、2，4，6-三甲基吡啶、2，3，5-三甲基吡啶、2，4-二甲基吡啶、2，6-二甲基吡啶、3，5-二甲基吡啶、六氢吡啶、喹啉、异喹啉、乙胺、二乙胺、三乙胺、三甲胺、苯胺、二苯胺、二丁胺、乙酰胺、咪唑或取代咪唑。

4.根据权利要求1所述的一种基于氧化钛凝胶电解质的染料敏化太阳能电池，其特征在于，所述的有机溶剂为如下一种或几种任意比例的混合物：室温下呈液态的醇类、腈类、酮类、砜类、醚类或酯类有机化合物。

5.制备权利要求1所述一种基于氧化钛凝胶电解质的染料敏化太阳能电池的方法，其特征在于：所述的氧化钛前驱体溶胶利用钛金属化合物通过水解或醇解制备而成；所述的离子液体、有机溶剂、碘、碘化物以及改性剂均匀混合制备混合液体；上述混合液体与氧化钛前驱体溶胶均匀混合后，经过加热真空处理或超声加热处理去除易挥发组分，具体制备步骤如下：

(1)采用钛金属化合物通过水解或醇解制备稳定的氧化钛前驱体溶胶；

(2)将碘，碘化物，改性剂放入到离子液体与有机溶剂以体积比为任意比所组成的混合溶剂中搅拌，超声处理混合均匀；

(3)将步骤(2)中所得混合溶液与步骤(1)中所得氧化钛前驱体溶胶以体积任意比混合，通过搅拌，超声处理均匀混合；

(4)将步骤(3)中制备的混合液体通过加热真空处理，直至去除易挥发的组分，获得粘稠的或固态的氧化钛凝胶电解质；

(5)通过丝网印刷法、刮刀刮涂法、滚涂法或旋转涂布法，将步骤(4)中所得氧化钛凝胶电解质涂覆在预先制备的染料敏化太阳能电池的工作电极的表面上，然后盖上对电极，组装电池，即得到基于氧化钛凝胶电解质的染料敏化太阳能电池；

其中，所述钛金属化合物为钛酸四丁酯、钛酸异丙酯、四氯化钛、乙醇钛或硫酸氧钛；

所述的离子液体为如下一种或几种任意比例的混合物：有机烷基咪唑型离子液体、季铵盐离子液体、烷基吡啶离子液体、哌啶型离子液体或吡咯烷型离子液体的低熔点有机熔盐。