[发明专利]一种提高回收染料光电性能的方法

说明书

技术领域

本发明属于染料敏化太阳能电池领域，涉及一种提高回收染料光电性能的方法。

背景技术

作为代替化石燃料的能源，利用了太阳光的太阳能电池受到关注，人们对其进行了各种研究。太阳能电池是一种将光能转换为电能的光电转换装置，由于以太阳光作为能源，所以对地球环境的影响极小，可以得到更广泛的普及。

近年来将太阳能转化为光能的研究发展很快。应用了由染料敏化的光感应电子移动的染料敏化型太阳能电池（Dye-Sensitized Solar Cell，DSSC），近年来作为代替硅（Si）类太阳能电池等的下一代太阳能电池受到关注，并被广泛地研究。染料敏化太阳能电池（DSSC）的优点十分突出：1、制作简单，成本低；2、所使用的染料敏化剂可以在很低的光能量下达到饱和，因此可在各种光照条件下使用；3、可以在很宽的温度范围内正常工作；4、可以制成透明的产品，应用于门窗、屋顶以及汽车顶。因此它迅速成为世界各国的研究重点和热点，取得了丰富的成果，掀起了各国研究DSSC太阳能电池的热潮。

染料敏化太阳能电池作为第三代太阳能电池，是目前最有潜力的硅太阳能电池廉价替代物，它以廉价的宽带隙氧化物半导体制备成具有多孔结构、高比表面积的纳米晶薄膜，纳米晶结构的半导体薄膜是工作电极的核心，其多孔的特点和巨大的比表面积保证了对染料分子足够的吸附，同时，被吸附的染料分子跟二氧化钛纳米粒子之间形成的界面可以使电子高效的迁移，并选用适当的氧化还原电解质，利用染料来俘获太阳光。

在染料敏化太阳能电池的各项原材料中，染料所占成本最高。另外，染料本身是有毒有害物质。如果用过的染料溶液不加以处理而直接排放，不仅是一种巨大的浪费，还会对环境产生不可估量的影响。所以对染料进行回收再利用是大势所趋。而回收的染料所面临的一个问题是光电性能可能会降低，因此提高回收染料的光电性能变得十分重要。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种提高回收染料光电性能的方法，通过对用过的染料溶液进行回收并处理，提高其光电性能。

在此，本发明提供一种提高回收染料光电性能的方法，包括：

1）将待回收的染料溶液倒入盛有对染料难溶的第一溶剂的容器中，充分搅拌，加酸调节pH至2～6，使染料固体析出，过滤并干燥，得到染料粗品，其中所述对染料难溶的第一溶剂的体积为所述染料溶液的体积的5～20倍；

2）将所得的染料粗品与碱成盐后通过柱层析法进行纯化得到染料的盐，所述柱层析法的柱填料为C18硅胶、或葡聚糖凝胶，洗脱剂中有机相与无机相的比例为2：1～8：1；

3）在所得的染料的盐中加入对所述染料的盐易溶而对染料难溶的第二溶剂，加酸调节pH至4～5，经冷藏、过滤、干燥得到染料固体。

本发明对染料进行回收后，用柱层析以及重结晶的方法对其进行处理，经过该处理，可使染料的纯度提高，从而使得由该染料制备的染料敏化太阳能电池的光电性能大幅提高。相较于不经本发明处理而直接回收的染料，由根据本发明的方法回收所得的染料制备的染料敏化太阳能电池的光电转换效率提高了13%以上。

较佳地，在步骤1）中，所述第一溶剂为水。

较佳地，在步骤1）中，用于调节pH的酸包括稀硝酸、稀盐酸、和稀磷酸中的至少一种；所述酸的浓度以一元酸计为0.001～1M。

较佳地，在步骤2）中，所述碱包括四丁基氢氧化铵、四甲基氢氧化铵、和氨水中的至少一种。

较佳地，在步骤3）中，所述第二溶剂为水。

较佳地，在步骤3）中，所述第二溶剂的加入量为：对每克染料的盐加入10～30mL所述第二溶剂。

较佳地，在步骤3）中，用于调节pH的酸包括稀硝酸、稀盐酸、和稀磷酸中的至少一种；所述酸的浓度以一元酸计为0.001～1M。

较佳地，在步骤3）中，所述冷藏是在﹣1℃～﹣18℃冷藏5～20小时。

附图说明

图1为由使用本发明的方法回收得到的染料制备的染料敏化太阳能电池以及由未使用本发明的方法而直接回收的染料制备的染料敏化太阳能电池的I-V曲线。

具体实施方式

以下结合附图和下述实施方式进一步说明本发明，应理解，附图及下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。

本发明提供一种提高回收染料光电性能的方法：对染料进行回收后，用柱层析以及重结晶的方法对其进行处理，以提高其光电性能。具体地，作为示例，本发明的方法可以包括以下步骤。