[发明专利]基于钛箔网的大面积柔性染料敏化太阳能电池的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于钛箔网的大面积柔性染料敏化太阳能电池的制备方法；属于新材料技术及能源技术领域。

背景技术

柔性染料敏化太阳能电池是一种新型光电转换装置，它具有可弯曲、重量轻、挠性好、抗冲击、成本低、可进行各种形状或表面设计等优点，能胜任一些刚性染料敏化太阳能电池难以胜任的特殊曲面场合，如粘贴在其它物体的表面(例如汽车玻璃、衣服等)，特别适合用在一些便携设备上，可采用成卷连续生产、快速涂布等技术，便于大面积生产，降低生产成本，具有较强的竞争力，有广泛的应用前景。大面积柔性染料敏化太阳能电池的关键在于对电极和光阳极材料的选择。

现有的柔性铂对电极主要是将铂溅射、电沉积或化学还原于柔性导电聚合物衬底上而形成的，其电阻还是较高，无法满足大面积柔性染料敏化太阳能电池的应用要求；柔性二氧化钛光阳极主要采用不锈钢、不锈钢网、钛箔和钛网等，但其研究主要集中在小面积电池上。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种基于钛箔网的大面积柔性染料敏化太阳能电池的制备方法。本发明可制备出满足大面积柔性染料敏化太阳能电池应用要求的大面积柔性铂-钛网对电极以及大面积柔性二氧化钛-钛箔光阳极。具有制备条件温和可控，制备方法简单有效，成本低，有利于大规模生产的特点。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种基于钛箔网的大面积柔性染料敏化太阳能电池的制备方法，采用钛网为基体，通过电沉积法或真空热分解法制备铂-钛网对电极；然后采用柔性钛箔为基体制备染料敏化的二氧化钛-钛箔光阳极；最后采用柔性透明塑料和密封材料，将铂-钛网对电极和染料敏化的二氧化钛-钛箔光阳极组装成三明治式结构的电池，中间注入电解质得到钛箔网的大面积柔性染料敏化太阳能电池。

一种基于钛箔网的大面积柔性染料敏化太阳能电池的制备方法，包括如下工艺步骤：

1)原料的制备；

2)电沉积法制备大面积柔性铂-钛网对电极或真空热分解法制备大面积柔性铂-钛网对电极；

3)染料敏化的大面积柔性二氧化钛-钛箔光阳极的制备；

4)大面积柔性染料敏化太阳能电池的组装。

所述的原料制备包括如下几种原料：

(1)钛网和钛箔的清洗：将钛网和钛箔剪裁成21cm×4.5cm规格，先用蒸馏水冲洗三次，然后置于2×10^-4mol/L氢氟酸的水溶液中，反应5分钟后取出，再用蒸馏水冲洗三次，获得清洗干净的钛网和钛箔；

(2)四价铂化合物水溶液的制备：将四价铂化合物加入至水中，将其配置成4.0×10^-3mol/L的四价铂化合物水溶液；

(3)四价铂化合物有机醇溶液的制备：将四价铂化合物加入至有机醇中，将其配置成质量分数为0.96％的四价铂化合物有机醇溶液；

(4)强酸溶液的制备：将强酸溶解于蒸馏水中，将其配置成1.0mol/L的强酸溶液；

(5)二氧化钛浆体的制备：取20mL钛酸四正丁酯加入到300mL去离子水中，搅拌0.5小时后，获得的白色沉淀，抽滤、冲洗三次。然后将抽滤物加入到200mL 0.1mol·L^-1的硝酸溶液中，80℃密闭搅拌直至蓝色溶液；将蓝色溶液倒入高压反应釜(填充度小于80％)中，200℃水热12小时，生成的白色浆体加热浓缩至四分之一体积后，加入质量分数为10％的聚乙二醇20000和0.1mL曲拉通乳化剂，80℃搅拌浓缩至适当浓度形成二氧化钛浆体。

所述的电沉积法制备大面积柔性铂-钛网对电极包括如下工艺步骤：

(1)将400mL权利要求3中制备的四价铂化合物水溶液加入至400mL强酸溶液中，搅拌混合均匀，得到四价铂化合物与强酸的混合溶液；

(2)以权利要求3中得到的钛网为工作电极，铂线为对电极，银/氯化银为参比电极，组装成三电极体系，以四价铂化合物与强酸的混合溶液为电沉积液，采用CHI660D型电化学工作站将铂电沉积于钛网上；

(3)将步骤(2)获得的样品用蒸馏水冲洗三次，然后置于烘箱中80℃干燥，获得电沉积法制备的大面积柔性铂-钛网对电极。

所述的真空热分解法制备大面积柔性铂-钛网对电极的方法为：将权利要求3中得到的钛网置于四价铂化合物有机醇溶液中，缓慢取出后，置于真空干燥箱中120℃热分解2小时，获得真空热分解法制备的大面积柔性铂-钛网对电极。