[发明专利]一种染料敏化太阳能电池光阳极及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种染料敏化太阳能电池光阳极，其特征在于：为5层叠层结构，依次为导电基体、第一致密层、传输层、第二致密层、散射层；所述传输层厚为10~14μm；所述散射层厚为8~10μm。

2.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池光阳极，其特征在于：所述导电基体为FTO玻璃；所述第一致密层和第二致密层均为一层致密TiO₂膜；所述传输层为纳米TiO₂多孔膜；所述散射层为含有纳米级和微米级TiO₂颗粒的散射膜。

3.根据权利要求1或2所述的染料敏化太阳能电池光阳极的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

1）导电基底的前处理

    先用玻璃清洗剂清洗，再用丙酮超声清洗，乙醇超声清洗，最后将导电基体用去离子水冲洗干净，60℃烘干；

2）第一致密层的形成

将清洗过的导电基体置于40mmol/L的TiCl₄水溶液中，70℃水浴处理10~30min，降至室温，取出，用去离子水冲洗，烘干，即可在导电基体上形成一层致密的TiO₂薄膜；

3）传输层的制备

在步骤2）中得到的覆有致密层的导电基底上，采用70T~200T网目的丝网印刷权利要求4所述的传输层浆料，再投入马弗炉中进行高温烧结，烧结曲线为：125℃→350℃→400℃→450℃，在450℃下保温10~30min，即可；

4）第二致密层的制备

将步骤3）中已制备好传输层的光阳极再次进行TiCl₄的70℃水浴处理10~30min，降至室温，取出，用去离子水冲洗，烘干，即可在传输层外覆上致密的TiO₂薄膜；

5）散射层的制备

在步骤4）处理过的光阳极上，采用40T~120T网目的丝网印刷权利要求6所述的散射层浆料，再投入马弗炉中进行高温烧结，烧结曲线为：125℃→350℃→450℃→500℃，在500℃下保温10~30min，即可。

4.根据权利要求3所述的染料敏化太阳能电池光阳极的制备方法，其特征在于：所述步骤3）中的传输层浆料包括TiO₂、松油醇、乙基纤维素，且TiO₂：松油醇：乙基纤维素的质量比为1：3~8：0.3~0.8，最佳质量比为1：6：0.4。

5.根据权利要求4所述的染料敏化太阳能电池光阳极的制备方法，其特征在于：所述传输层浆料按如下方法制得：

将20nm的锐钛矿结构的TiO₂纳米颗粒分散于乙醇中，再按照权利要求5所述的质量比向TiO₂的乙醇中添加松油醇和12wt%的乙基纤维素乙醇溶液，通过旋蒸即得。

6.根据权利要求3所述的染料敏化太阳能电池光阳极的制备方法，其特征在于：所述步骤5）中的散射层浆料包括TiO₂、松油醇、乙基纤维素，且TiO₂：乙基纤维素：松油醇的质量比为1：0.2~0.5：2~8，最佳质量比为1：0.4：4。

7.根据权利要求6所述的染料敏化太阳能电池光阳极的制备方法，其特征在于：所述散射层中的TiO₂为10~30nm的锐钛矿TiO₂颗粒与0.2~0.4nm的锐钛矿TiO₂颗粒按3~5：5~7的质量比的混合，优选10~30nm的锐钛矿TiO₂颗粒与0.4μm的锐钛矿TiO₂颗粒按照1:3的质量比的混合。

8.根据权利要求6或7所述的染料敏化太阳能电池光阳极的制备方法，其特征在于：所述散射层浆料按如下方法制得：

将TiO₂颗粒与松油醇、乙基纤维素的乙醇溶液按权利要求6所述的比例混合配制成乳胶状溶液，再通过旋蒸而得到粘度为2×10⁵ mPa.s ~3×10⁵ mPa.s的TiO₂散射层浆料。