[发明专利]一种新型染料敏化电池的制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及太阳电池领域，具体的涉及一种新型染料敏化电池的制备方法。

背景技术：

染料敏化太阳电池主要是模仿光合作用原理，研制出来的一种新型太阳电池，其主要优势是：原材料丰富、成本低、工艺技术相对简单，在大面积工业化生产中具有较大的优势，同时所有原材料和生产工艺都是无毒、无污染的，部分材料可以得到充分的回收，对保护人类环境具有重要的意义。

染料敏化电池主要由纳米多孔半导体薄膜、染料敏化剂、氧化还原电解质、对电极和导电基底等几部分组成。纳米多孔半导体薄膜通常为金属氧化物(TiO₂、SnO₂、ZnO等)，聚集在有透明导电膜的玻璃板上作为DSC的负极。对电极作为还原催化剂，通常在带有透明导电膜的玻璃上镀上铂。敏化染料吸附在纳米多孔二氧化钛膜面上。正负极间填充的是含有氧化还原电对的电解质，最常用的是I₃/I^-，虽然目前的染料敏化电池的效率已经超过13％，但是其离实用化还存在相当远的距离，比如敏化层的材料多包含铅，有毒，且电池结构较复杂，制备成本较高。

发明内容：

本发明的目的是提供一种新型染料敏化电池的制备方法，该制备方法操作简单，对设备要求低，制得的染料敏化电池结构简单，光电转换效率高。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种新型染料敏化电池的制备方法，包括以下步骤：

(1)将柠檬酸和无水乙醇混合搅拌至固体溶解，然后和盐酸混合搅拌均匀，制得混合溶液，然后向混合溶液中以1.5mL/min的速度滴加钛酸异丙酯，500W功率下超声处理，制得的溶液旋涂到导电玻璃表面，然后放在加热台上120℃下处理30min，自然冷却，制得氧化钛致密膜层；

(2)将铋的卤化物溶于有机溶剂中，加热搅拌，过滤制得浓度为0.4-1.2mmol/mL的卤化铋溶液；将制得的卤化铋溶液旋涂在氧化钛致密膜层上，旋涂结束后静置，并将其放在加热台上加热，制得薄膜，然后将薄膜自然冷却，并将其置于培养皿中，并在薄膜周围均匀铺洒碘化物粉末；

(3)将培养皿放在真空干燥箱中，低压条件下加热，加热结束后自然冷却，最后用异丙醇对薄膜进行清洗并用匀胶机在转速2000-5000rpm下旋转10-30s甩干，然后在加热台上100-170℃下处理3-10min，制得钙钛矿材料层；

(4)称取乙酰丙酮铜粉末，并向粉末中滴加二甲苯溶液，然后室温下搅拌3h，制得乙酰丙酮铜前驱体溶液；将制得的乙酰丙酮铜前驱体溶液旋涂在钙钛矿材料层表面，并放在加热台上80℃下处理15min，制得铜的氧化物层；

(5)在铜的氧化层表面制备Spiro-PMeTAD层；

(6)采用真空蒸镀的方法在Spiro-PMeTAD层表面镀上对电极，制得染料敏化电池。

作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述柠檬酸、无水乙醇、盐酸、钛酸异丙酯的质量比为3:8:15:0.5。

作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述铋的卤化物为氯化铋、溴化铋、碘化铋中的一种或两种混合。

作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、γ-丁内酯、N.N-二甲基乙酰胺中的一种或两种混合。

作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述加热搅拌的条件为：加热温度50-80℃，搅拌转速500r/min，搅拌时间6-12h。

作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述旋涂的量为30-50μL，旋涂转速为2000-5000rpm，旋涂时间为20-50s，静置时间为5-20min，加热温度为50-150℃。

作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述碘化物为碘甲胺、碘甲醚、碘化铯中的一种或两种混合，其质量为0.15-0.4g。

作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，所述低压加热的条件为：压力1-20KPa，加热温度150-170℃，加热时间为10-120min。

作为上述技术方案的优选，所述染料敏化电池中各层的厚度为：氧化钛致密膜层50-80nm、钙钛矿材料层200-300nm、铜的氧化物层2-3nm、Spiro-PMeTAD层100-300nm。

作为上述技术方案的优选，所述对电极为Au电极。

本发明具有以下有益效果：