[发明专利]一种柔性基底太阳能电池光电极的低温制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池光电极的制备方法，特别是一种柔性基底太阳能电池光电极的低温制备方法。

背景技术

染料敏化太阳能电池（DSSC）主要由导电基底、纳米多孔氧化物薄膜、染料敏化剂、电解质和对电极构成，其基底多为导电玻璃，而玻璃具有质量重和易破碎等缺点限制了DSSC的应用。用柔性导电塑料代替导电玻璃组装成柔性DSSC，这种电池具有重量轻、挠性好、抗冲击强、成本低、可进行各种形状或表面设计等优点，并且可采用成卷连续生产，快速涂布等技术进行大面积生产。但是由于传统的晶态二氧化钛电极需要400℃以上的处理温度，使得柔性导电塑料基底难以承受，限制了其发展。

当前对于低温制备柔性太阳能电池光电极的技术有一些报导，王岳等人采用刮涂法将水热制备的二氧化钛浆体转移到ITO/PEN（氧化铟锡/聚萘二甲酸乙二醇酯）柔性导电基底上，空气中自然晾干结合紫外光辐照的方法，制得柔性太阳能电池（科学通报，2011，56，1317～1321）。该方法中的水热温度达到185℃，未能实现原位在柔性导电基底上低温制备。高岩等人采用丝网印刷在柔性基底ITO/PET（氧化铟锡/聚对苯二甲酸乙二醇酯）上制备了二氧化钛多孔薄膜，并在100℃的条件下烧结制备出柔性电极，但是该方法实际上采用了一种已经商业化的P25纳米晶粉体（电子元件与材料，2007，26，4～6）。李成玉等人在盛满水的非密闭容器中利用热液法在100℃的条件下加热4小时，制备出了二氧化钛多孔膜电极，但效率较低（科学通报，2005，50，527～530）。此外，Uchida等利用水热法制成二氧化钛粉末的胶体溶液，并涂到ITO/PET基板上，然后利用高频微波辐射得到晶态二氧化钛膜，该方法在水热阶段也尚未能做到低温制备（Solar Energy Materials and Solar Cells，2004，81，135～139）。彭天右等利用纳米半导体氧化物与分散剂等球磨成浆料，涂于导电塑料基片上，低温干燥后制备柔性工作电极，该方法同样未能实现晶体二氧化钛的低温原位制备（CN101819890A）。孙岳明等人对经过处理的柔性基底表面涂上二氧化钛浆料，在130～150℃的条件下烧结得到柔性电极，该方法的制备温度也超过了100℃（CN1564326A）。目前尚未有采用添加分解剂并结合微波加热的方法，低温条件下直接在柔性基底上制备出太阳能电池光电极的报道。

发明内容

本发明的目的是要提供一种柔性基底太阳能电池光电极的低温制备方法，解决现有技术不能100℃温度及以下温度制备柔性基底太阳能电池光电极的问题。

本发明的目的是这样实现的：将经过种子化预处理的透明导电塑料基底浸入制备好的胶体中，然后加入分解剂，结合微波加热，利用反应增压的原理诱导结晶，在80～100℃的低温条件下，快速制备柔性基底太阳能电池光电极。

本发明的柔性基底太阳能电池光电极的具体制备方法为： 

步骤1、将含钛的前驱体加入到醇中，混合均匀后加入掺杂物，充分搅拌后加入水解抑制剂，然后缓慢滴加去离子水，水浴加热，水浴温度40～100℃，加热过程中保持搅拌，并进行回流，0.5～2h后反应完成，制得含钛及掺杂元素的胶体，其中含钛的前驱体、醇、掺杂物、水解抑制剂和去离子水的摩尔比为1: 5～100:0.05～5:0.01~50:0.5~50；

步骤2、将柔性导电塑料基底分别用醇、去离子水清洗后，吹干。然后将基底一面用耐高温胶带覆盖住，浸入四氯化钛溶液中2min，取出后自然晾干；将步骤1中制得的胶体转移至耐高压容器中，然后将晾干后的基底浸入胶体中，使无胶带覆盖面朝上放置，并且胶体完全浸没基底；

步骤3、在步骤2中的含有胶体和基底的耐高压容器中，加入分解剂，其中含钛的前驱体与分解剂的摩尔比为1: 0.1～100,迅速密封容器，然后进行微波加热，微波功率为100～800W，快速加热至80～100℃，保温1～4h至反应完成，制备出柔性基底太阳能电池光电极。

所述的含钛的前驱体为钛酸四丁酯、四氯化钛或钛酸异丙酯中的任一种。

所述的醇是乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、乙二醇或丙二醇中的任一种。

所述的掺杂物为醋酸锌、硝酸银、硝酸铜、硝酸铁、硝酸铝、硝酸钴、硫酸锰、氯铂酸、硼酸钠、三氯化钌、四氯化锡、氧氯化锆、正硅酸乙酯、乙醇钽、乙醇铌、尿素、硫脲、葡萄糖、氟化铵、氯化铵或碘化铵中的任一种；或以所述掺杂物任意摩尔比混合的两种；或以所述掺杂物任意摩尔比混合的三种。