[发明专利]一种高性能线状染料敏化太阳能电池的制备方法

权利要求书

1.一种基于碳纳米管纤维的线状染料敏化太阳能电池，其特征在于以一根吸附染料分子的外层辐射生长了二氧化钛纳米管的钛丝作为工作电极，以一根碳纳米管纤维作为对电极，二者缠绕形成的柔性的线状染料敏化太阳能电池。

2.如权利要求1所述的线状染料敏化太阳能电池的制备方法，其特征在于具体步骤为：

（1）碳纳米管纤维的制备

首先利用化学气相沉积法在管式炉中合成可纺碳纳米管阵列，具体步骤为：通过电子束蒸发在硅片上沉积Fe /Al₂O₃ 作为催化剂，乙烯作为碳源，Ar和H₂的混合气体作为载气，在750±5 ^oC下反应；可纺阵列的高度为170~250 mm；碳纳米管纤维通过一可旋转的探头从碳纳米管阵列中直接纺出，纺丝过程中探头的旋转速率为1000~3000 rad/min，纤维的直径控制在4~30μm；其中，Fe 厚度0.8~1.6 nm，Al₂O₃厚度1-4 nm；碳源流量为90±10 sccm，Ar流量为480±10 sccm），H₂流量为30±5 sccm；

（2）辐射生长取向TiO₂纳米管阵列的钛丝

取向TiO₂纳米管阵列的钛丝利用二电极系统通过电化学阳极氧化法制备，钛丝和铂丝分别作为阳极和阴极，电解液为含有重量比0.25±0.05% 氟化铵的乙二醇溶液，其中水的体积含量为0.5%~2%，电压为40V-80V，阳极氧化时间为2~10小时；钛丝经阳极氧化后，外层即生长了一层高度为10~40μm的取向TiO₂纳米管阵列；

（3）线状染料敏化太阳能电池的构建

经阳极氧化后的钛丝用去离子水清洗除去电解质，在500±10^oC和空气中烧结60±2 分钟，得到锐钛矿晶型的TiO₂；然后将烧结后的样品放入0.04M TiCl₄水溶液中，70±2 ^oC下浸泡30±1分钟；用去离子水清洗干净后在450±10 ^oC下退火30±1分钟，待冷却到120±2 ^oC时，将TiO₂纳米管阵列包裹的钛丝丝浸入0.3±0.05mM浓度的 N719的乙醇和异丙醇混合溶液中，过夜；

最后，将碳纳米管纤维缠绕在染料敏化的钛丝上，组装成线状电池，测试前，将电解液滴加到组装好的线状电池上；或者将组装好的线状电池放入一柔性塑料管中，注入电解质溶液后将管口封闭。