[发明专利]一种纤维状光活性化合物太阳能电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池及其制备方法，特别是一种纤维状光活性卟啉化合物太阳能电池及其制备方法，属于有机太阳能电池领域。

背景技术

太阳能电池作为利用太阳能的一种形式，得到了广泛的关注。太阳能电池种类较多，其中的纤维状有机太阳能电池因其质轻，柔性，可编织等特点而得到广泛的关注。目前，染料敏化太阳能电池得到了较多研究，并取得了一定进展，但染料敏化太阳能电池，需要加入电解液，这无疑使电池的制造复杂，成本提高，安全稳定性下降，并限制了其应用。

发明内容

本发明是为了克服上述现有技术的不足，目的在于提供一种低成本，易制备，柔软性好的纤维状光活性化合物太阳能电池及其制备方法，利用表面生长出二氧化钛纳米管并附着有卟啉化合物的钛丝作为工作电极，卟啉作为光活性层，细铜丝作为导电电极，二者螺旋缠绕，形成一种可变形可编织的纤维状卟啉化合物太阳能电池，有效地避免了液体在电池里的存在，该电池可编织成织物或集成到衣服中，也可安装在其他物体的表面作为供电装置使用。

为实现上述目的，本发明采用的技术解决方案是：

一种纤维状光活性化合物太阳能电池，其工作电极为表面吸附有光活性化合物的二氧化钛纳米管阵列的钛丝，导电电极为细铜丝，在两电极之间涂有光活性化合物，以及空穴传输层，由所述工作电极和导电电极两者相互缠绕组装得到纤维状光活性化合物太阳能电池；

所述光活性化合物为卟啉化合物。

一种纤维状光活性化合物太阳能电池的制备方法，其特征在于具体步骤为：

（1）导电电极的选用

选用导电性能好、可塑性强的细铜丝作为导电电极；

（2）工作电极的制备

通过电化学阳极氧化法制备工作电极，其步骤为：将钛丝作为阳极，铂丝作为阴极，电解液为含有质量分数0.2%~0.4%的氟化铵和体积分数4%~6%的水的乙二醇溶液，阳极氧化电压为40~60伏，阳极氧化时间为10~30分钟，在钛丝表面生长出一层高度为1~7微米的取向二氧化钛纳米管阵列；

（3）纤维状光活性化合物太阳能电池的制备

将上述步骤（2）阳极氧化过的钛丝用去离子水多次清洗，干燥，升温至450~550℃，在450~550℃保持1~3h，然后让其自然冷却，得到锐钛矿晶型的TiO₂，再将其浸入含有卟啉的N,N-二甲基甲酰胺溶液中2~4h，之后取出干燥，再将其浸入含有质量分数为5%~15%的二氯亚砜的PEDOT:PSS水溶液中3~5分钟，取出后干燥，再将其与细铜丝相互缠绕，即得到纤维状卟啉化合物太阳能电池。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，1、制备工艺简单，主要采用电镀法和浸涂方法制备了光活性电极，制备简单，所得电池强度好，又能根据外界要求改变形状；2、成本较低，光活性物质只用一种即可；3、整个电池所用物质化学性质稳定且无液体存在，安全稳定；4、纤维作为工作电极，使电池十分柔软，具有较好的可塑性，可方便地进行编织或集成到其他织物上，或安装在物体的表面作为供电装置。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明。以下实施例仅对本申请进行进一步说明，不应理解为对本申请的限制。

一种纤维状光活性化合物太阳能电池，其工作电极为表面吸附有光活性化合物的二氧化钛纳米管阵列的钛丝，导电电极为细铜丝，在两电极之间涂有光活性化合物，以及空穴传输层，由所述工作电极和导电电极两者相互缠绕组装得到纤维状光活性化合物太阳能电池；

所述光活性化合物为卟啉化合物。

一种纤维状光活性化合物太阳能电池的制备方法，其特征在于具体步骤为：

（1）导电电极的选用

选用导电性能好，可塑性强的细铜丝作为导电电极；

（2）工作电极的制备

通过电化学阳极氧化法制备工作电极，其步骤为：将钛丝作为阳极，铂丝作为阴极，电解液为含有质量分数0.2%~0.4%的氟化铵和体积分数4%~6%的水的乙二醇溶液，阳极氧化电压为40~60伏，阳极氧化时间为10~30分钟，在钛丝表面生长出一层高度为1~7微米的取向二氧化钛纳米管阵列；

（3）纤维状光活性化合物太阳能电池的制备