[发明专利]染料敏化太阳能电池光阳极的修饰方法

说明书

技术领域

本发明涉及染料敏化太阳能电池技术领域，具体地，涉及一种染料敏化太阳能电池光阳极的修饰方法。

背景技术

太阳能转化是新能源开发利用最活跃的领域。目前市场上的太阳能电池主要是单晶硅和多晶硅两种。但这两种太阳能电池制造成本过高，不利于广泛应用。上世纪90年代出现的染料敏化太阳能电池(DSC)，是一种基于植物叶绿素光合作用原理研制的太阳能电池，因其具有潜在的高效低造价前景而引起了人们的广泛关注。DSC是一种使用宽禁带半导体材料的太阳能电池。宽带隙半导体本身有较高的热力学稳定性和光化学稳定性，然而捕获太阳光的能力非常差，但将适当的染料吸附到半导体表面上，借助于染料对可见光的强吸收，可以将半导体的光谱响应拓宽到可见光区，这种现象称为半导体的敏化作用，这种载有染料的半导体称为染料敏化半导体电极。为提高DSC的光电转换效率和稳定性，降低电池制作成本，国内外研究机构和科研人员在纳米半导体多孔薄膜电极、染料、电解质和对电极等DSC用关键材料以及柔性DSC、大面积DSC产业化前期研究等方面做了众多的研究工作，并取得了显著的研究进展。其中，作为染料吸附的载体，纳米二氧化钛由于其光稳定性、无毒、高比表面积等特点，广泛应用于染料电池上。

在早期研究中，二氧化钛悬浮体系研究得最多，以商业化的德国德固赛公司P-25纳米二氧化钛为代表，二氧化钛P25属于混晶型，锐钛矿和金红石的质量比约为80/20，粒径约25纳米。由于两种结构混杂增大了二氧化钛晶格内的缺陷密度，增大了载流子的浓度，使电子、空穴数量增加，使其具有更强的捕获在二氧化钛表面的溶液组份(水、氧气、有机物)的能力。基于其优点，常使用P25作为基础研究，并在此基础上增加亚微米级大颗粒二氧化钛作为散射层，以增加光的二次吸收，从而提高电池的转化效率。但是悬浮P25和亚微米级二氧化钛的颗粒易团聚等影响，制备的DSC效率普遍不高。

发明内容

为了解决现有技术之不足，本发明提供了一种敏化太阳能电池光阳极的修饰方法，该方法有效改善电子在光阳极中的传输，提高电池的光电转换效率。

本发明的技术方案如下：一种敏化太阳能电池光阳极的修饰方法，包括如下具体步骤：

A、钛盐溶液的制备

将二乙醇胺和钛酸四丁酯先后加入正丁醇中，室温搅拌2小时；加入去离子水与无水乙醇的混合液，室温搅拌30分钟，即完成钛盐溶液的配置；其中，钛酸四丁酯∶二乙醇胺∶正丁醇∶去离子水水∶乙醇的体积比为10～20∶2.5～6∶70～100∶1∶10～15；

B、光阳极的修饰

涂覆有二氧化钛膜层的光阳极完全浸入上述步骤A所得钛盐溶液中，并静置30秒；然后缓缓取出，室温下平放10～15分钟；110℃干燥6分钟；以上过程重复2～4次，之后经450℃～500℃的热处理，便完成光阳极的修饰。

较佳地，所述敏化太阳能电池光阳极的修饰方法，还包括步骤C：将修饰后的光阳极冷却至80℃后，浸泡在N719染料中，静置24小时，取出，用乙醇清洗，氮气吹干保存。

经本发明所述敏化太阳能电池光阳极的修饰方法修饰后的二氧化钛光阳极与相同面积的铂对电极组装在一起，中间灌注包含碘与碘离子的电解液，即可得到敏化太阳能电池。

本发明所述敏化太阳能电池光阳极的修饰方法采用性能稳定的钛盐溶液来修饰光阳极，并且从一次修饰处理能有效的改善电子在光阳极中的传输这一实验现象出发，增加了修饰处理的次数，结果表明经2～4次修饰处理制作的电池性能明显优于未经修饰处理及只有一次修饰处理的电池。

附图说明

图1是对消法测定太阳能电池的伏安特性曲线的电路示意图。

图2是对实施例一中未修饰、修饰一次和修饰三次分别得到的太阳能电池光阳极制备出的太阳能电池的伏安特性曲线进行比较的示意图。

具体实施方式

实施例一：

一种敏化太阳能电池光阳极的修饰方法，包括如下具体步骤：

A、钛盐溶液的制备

将5毫升二乙醇胺和18毫升钛酸四丁酯先后加入80毫升正丁醇中，室温搅拌2小时；加入将1毫升去离子水与15毫升乙醇的混合液，室温搅拌30分钟，即完成钛盐溶液的配置；

B、光阳极的修饰

涂覆有二氧化钛膜层的光阳极完全浸入步骤A所得钛盐溶液中，并静置30秒；然后缓缓取出，室温下平放15分钟，110℃干燥6分钟；以上过程重复3次，之后经480℃的热处理，便完成光阳极的修饰；

步骤C、将修饰后的光阳极冷却至80℃后，浸泡在N719染料中，静置24小时，取出，用乙醇清洗，氮气吹干，即可。

实施例二：