[发明专利]一种基于不同形态纳米金的敏化太阳能电池

权利要求书

1.一种基于不同形态纳米金的敏化太阳能电池，其制备方法包括制备光阳极的步骤、制备金纳米棒的水分散液的步骤、光阳极的敏化步骤、制备对电极的步骤和电池的组装步骤，其特征在于所述光阳极的敏化步骤为：首先，将制备的光阳极浸泡到一定浓度的和pH值的HAuCl₄·3H₂O水溶液中，待一定时间后取出光阳极，用水清洗后放入马弗炉中煅烧，从而制备球状纳米金敏化的光阳极；接着，将上述制备的球状纳米金敏化的光阳极浸泡在3-巯基丙酸的水溶液中进行表面修饰，再将修饰后的光阳极浸泡在制备的金纳米棒的水分散液中，浸泡后取出光阳极，清洗干燥后从而制得球状和棒状纳米金共敏化的光阳极；所述球状纳米金的平均粒径为1nm至15nm；所述金纳米棒的平均长度和直径分别为20nm至500nm和5nm至50nm。

2.如权利要求1所述的一种基于不同形态纳米金的敏化太阳能电池，其特征在于：所述HAuCl₄·3H₂O水溶液的浓度为0.001M至0.1M，其pH值为4.5至10，浸泡时间为8h；所述煅烧温度为200℃至450℃，煅烧时间为2h。

3.如权利要求1所述的一种基于不同形态纳米金的敏化太阳能电池，其特征在于：所述3-巯基丙酸水溶液的浓度为0.01M至1.0M，所述金纳米棒的水分散液中金的浓度为0.001wt％至0.04wt％。

4.如权利要求1所述的一种基于不同形态纳米金的敏化太阳能电池，其特征在于所述制备光阳极的步骤为：首先在透明导电玻璃电极上制备一定厚度的TiO₂颗粒层或TiO₂纳米棒层，接着对得到的电极进行煅烧，最后进行TiCl₄处理。

5.如权利要求4所述的一种基于不同形态纳米金的敏化太阳能电池，其特征在于：TiO₂光阳极的制备方法为涂布法或水热反应法。

6.如权利要求5所述的一种基于不同形态纳米金的敏化太阳能电池，其特征在于：所述涂布法用于制备颗粒状的TiO₂光阳极：首先将TiO₂纳米颗粒加入到含有表面活性剂的混合溶剂中；接着对溶液进行超声及搅拌，使其呈乳白色的泥浆状；然后用涂药器在清洁的导电玻璃表面形成均匀的TiO₂浆料层；最后待溶剂挥发完毕后放入马弗炉中煅烧；最后进行TiCl₄处理；所述TiO₂纳米颗粒大小为20nm至100nm；

所述混合溶剂含有水、乙醇和乙酸，其中水和乙醇的体积比为1/3～4/5：1，乙酸和乙醇的体积比为1/20～1/5；1，TiO₂纳米颗粒在混合溶剂中的质量百分数为5％至15％；

所述表面活性剂包括Triton X-100、Triton X-102、Triton X-114和Triton X-165在内的非离子型表面活性剂，其在混合溶剂中的质量百分数为0.1％至3％；

所述TiCl₄处理是将煅烧后的电极放入70℃的浓度为40mM的TiCl₄水溶液中30分钟，然后用纯水洗净，再放入马弗炉中在450℃下煅烧30min；

所述涂布法能在同一导电玻璃表面重复数次，从而增加TiO₂纳米颗粒层的厚度，该TiO₂纳米颗粒层的厚度为5μm至20μm。