[发明专利]一种提高锡酸钡基染料敏化太阳能电池光电转化效率的双表面处理方法

说明书

本发明属于染料敏化太阳能电池技术领域，具体涉及一种提高锡酸钡基染料敏化太阳能电池光电转化效率的双表面处理方法。本发明利用水浴法制备得到了纯相BaSnO₃纳米粒子，应用在染料敏化太阳能电池光阳极上。随后利用化学浴沉积方法(CBD)与TiCl₄溶液浸泡方法对BaSnO₃纳米粒子光阳极膜进行表面处理，以钌系染料N719为敏化剂组装的染料敏化太阳能电池，在100mW/cm²的光强、AM1.5条件下，其最高光电转换效率为5.18%；该方法操作简单，成本低廉，但大大提高了效率，具有较高的实用性。

技术领域

本发明属于染料敏化太阳能电池技术领域，具体涉及一种提高锡酸钡基染料敏化太阳能电池光电转化效率的双表面处理方法。

背景技术

染料敏化太阳能电池以其工艺简单、成本低廉、稳定性良好、光电转化效率较高等诸多优势，成为硅基太阳电池最有竞争的替代者之一 ，有望广泛应用于实际生活中。

立方钙钛矿结构BaSnO₃属于 N型半导体材料，已在热稳定型电容器、半导体湿敏和气敏传感器上获得应用。然而，在目前的研究中，基于BaSnO₃光阳极的染料敏化太阳能电池的报道较少，且相关光电转化效率有待提高。目前还尚未有同时利用化学浴沉积方法(CBD)与TiCl₄溶液浸泡方法对基于BaSnO₃纳米粒子光阳极进行表面处理来提高染料敏化太阳能电池光电转化效率的相关专利报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双表面处理方法来提高基于BaSnO₃纳米粒子光阳极的染料敏化太阳能电池光电转化效率。BaSnO₃纳米粒子的制备方法有溶胶凝胶法、水热法等，但是都要经过一个超过1000^oC 的高温煅烧才能得到纯相BaSnO₃固体，且得到的纳米粒子比表面积较小。本发明利用水浴法制备得到了纯相BaSnO₃纳米粒子，应用在染料敏化太阳能电池光阳极上。随后利用化学浴沉积方法(CBD)与TiCl₄溶液浸泡方法对BaSnO₃纳米粒子光阳极膜进行表面处理，以钌系染料N719为敏化剂组装的染料敏化太阳能电池，在100mW/cm²的光强、AM1.5条件下，其最高光电转换效率为5.18%。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

所述一种提高锡酸钡基染料敏化太阳能电池光电转化效率的双表面处理方法，具体步骤为：

（1）BaSnO₃纳米粒子及浆料的制备方法：首先，将等物质的量五水合四氯化锡和氯化钡溶解于40-200ml双氧水中，其中五水合四氯化锡为2-5 mmol，得到澄清溶液。向澄清溶液中逐滴加入25-28 wt %浓氨水，调节溶液pH 在9-11之间，得到白色浑浊溶液。将其转移到圆底烧瓶中，在50-90℃水浴加热5-8h得到白色沉淀。将沉淀用去离子水和乙醇各离心洗涤3次，使上清液pH接近中性，随后置于70℃烘箱中干燥8h。最后利用马弗炉以2℃/min的速率升温至500-800℃恒温2h煅烧，得到纯相BaSnO₃纳米粒子。

BaSnO₃浆料制备：

将制备得到的BaSnO₃纳米粒子与乙基纤维素，松油醇按20：2：1的重量比混合均匀，随后加入200 mL无水乙醇，充分搅拌后，40℃减压旋蒸30min得到白色粘稠状浆料，用于后续处理；

（2）双表面处理方法：