[发明专利]一种染料敏化太阳能电池光阳极浆料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及染料敏化太阳能电池，特别涉及一种染料敏化太阳能电池光阳极浆料的制备方法。

背景技术

染料敏化太阳能电池因制作工艺简单，价格相对低廉，很有可能成为未来太阳能电池的主导。

随着染料敏化太阳能电池的发展，对其所用材料及工艺技术的要求也进一步提高，制备高性能的光阳极二氧化钛浆料是提高电池效率的关键，同时简化制备工艺也是降低成本和走向产业化的重要前提。目前，染料敏化太阳能电池光阳极二氧化钛浆料的制备工艺非常繁琐，一般先用水热法制备二氧化钛粉体混合液，然后旋蒸除去里面的去离子水，加入酒精再分散粉体，接着用离心分离的方式来洗涤粉体，洗涤过程中需要反复打碎粉体团聚的大块并分散之，洗涤完毕后再加入有机载体溶剂，旋蒸得到不均匀的二氧化钛浆料，最后再辊轧得到相对均匀的二氧化钛浆料。此工艺不但费时费力费材，而且得到的二氧化钛浆料效果并不好，在离心分离洗涤时离心力使粉体团聚成大块，非常不容易被打碎并分散，造成浆料相对很不均匀，即使辊轧过也还会留下不同程度团聚的大小颗粒，使得其性能如比表面积等变差，从而导致电池效率也相应的变低。

发明内容

本发明的目的是提供一种染料敏化太阳能电池光阳极浆料的制备方法，能够提高二氧化钛浆料的性能，能够提高电池效率，同时也能够简化制备工艺。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种染料敏化太阳能电池光阳极浆料的制备方法，包括以下步骤：

1）制备二氧化钛粉体混合液：

将醋酸和异丙醇钛按照体积比充分混合，所得的混合溶液缓慢倒入去离子水中，搅拌0.5-1小时；滴加硝酸，并加温至70-80℃，反应60-90分钟，冷却后，制得的混合液移至水热釜中，进行水热反应，得到二氧化钛粉体混合液；

2）洗涤二氧化钛粉体混合液：

将二氧化钛粉体混合液自然沉降至混合液分层，去除上层有色溶液，将下层二氧化钛粉体混合液中加入清洗剂，搅拌5-10分钟后继续自然沉降，重复上述步骤，直至上层溶液变为无色透明，去除上层透明液，得到洗涤后的二氧化钛粉体混合液；

3）配制有机载体溶剂：

按照乙基纤维素、松节油透醇和酒精质量比为(1-2)：10：20的比例将乙基纤维素、松节油透醇和酒精配制成所需要的有机载体溶剂；

4）制备二氧化钛浆料：

把配制好的有机载体溶剂加入到洗涤后的二氧化钛粉体混合液中，搅拌5-10分钟，超声分散3次，将分散好的混合液旋蒸除去酒精或去离子水，即得染料敏化太阳能电池光阳极的二氧化钛浆料。

上述方案中，所述醋酸、异丙醇钛、去离子水和硝酸的体积比为1：（3-7）：24：（1.5-2.5）。

所述水热反应在210-250℃、气压6-7MPa下反应4-12小时。

所述二氧化钛粉体混合液的清洗是用自然沉降洗涤的方式来进行的，所用的清洗剂是酒精或去离子水，清洗剂的加入量为二氧化钛粉体混合液体积比的4-6倍。

所述有机载体溶剂是按照乙基纤维素、松节油透醇和酒精质量比为(1-2)：10：20的比例配制而成的，配制顺序为：先把乙基纤维素溶解到酒精里，再向其加入松节油透醇。

所述二氧化钛浆料的旋蒸制备工艺为：先升温到35-40℃旋蒸除去酒精或去离子水，再接着升温到55-70℃旋蒸调节浆料黏度到50-200Pa.s。

经过实验证明，按本发明所述的简易有效的染料敏化太阳能电池光阳极浆料制备方法进行制备，中间不需要离心分离的方式来洗涤粉体，用自然沉降的方式洗涤后加有机载体溶剂进行旋蒸，直接制备成二氧化钛颗粒大小及分布都非常均匀的浆料，使用刮板细度计测量细度，没有大于1微米粒径的大颗粒存在，可直接用于工业化生产，根本不需要辊轧。此法过程中不存在粉体团聚成大块，开始粉体都处在混合液中自然分散状态，最后粉体又被超声粉碎分散在有机载体溶剂中，这样就杜绝了粉体不同程度团聚成大小颗粒的现象，二氧化钛浆料的性能如比表面积等得到了显著提高，电池效率也相应提高了20-30%。同时也大大的简化了制备工艺，不但省时省力也省材。

附图说明

图1为对比例离心分离洗涤粉体的二氧化钛浆料制成薄膜后的表面微观形貌SEM照片。

图2为本发明实施例自然沉降洗涤粉体的二氧化钛浆料制成薄膜后的表面微观形貌SEM照片。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

实施例1：