[发明专利]一种改进光阳极的染料太阳能电池

权利要求书

1.一种改进光阳极的染料太阳能电池，该染料太阳能电池包括光阳极、与光阳极对置的对电极，填充在光阳极与对电极之间的电解液；其特征在于，所述光阳极包括FTO导电基底，在FTO导电基底表面设有TiO₂复合薄膜，且，所述TiO₂复合薄膜中镶嵌有Fe金属网；所述TiO₂复合薄膜是通过丝网印刷TiO₂复合浆料所形成的。

2.根据权利要求1所述的一种改进光阳极的染料太阳能电池，其特征在于，所述TiO₂复合薄膜中包括BaTiO₃/LaFeO₃/TiO₂纳米片异质结构。

3.根据权利要求2所述的一种改进光阳极的染料太阳能电池，其特征在于，所述TiO₂为纳米片，所述BaTiO₃、LaFeO₃均为纳米颗粒。

4.根据权利要求3所述的一种改进光阳极的染料太阳能电池，其特征在于，所述TiO₂纳米片边长为150nm，所述BaTiO₃纳米颗粒粒径为10nm，所述LaFeO₃纳米颗粒粒径为90nm。

5.根据权利要求3所述的一种改进光阳极的染料太阳能电池，其特征在于，所述染料太阳能电池的制备步骤：

步骤1，制备光阳极

1)制备Fe金属网

将Fe金属网裁剪成需要尺寸，用丙酮、乙醇、去离子水清洗干净，然后用氮气吹干；

将质量分数为30％的氢氟酸与去例子水混合，两者体积比为HF：去离子水＝1:28，然后将清洗好的Fe金属网放入HF水溶液中，化学腐蚀，使得Fe丝直径减小到30μm，然后用乙醇和去离子水清洗Fe金属网，氮气吹干，压平，得到所需Fe金属网；

2)制备TiO₂纳米片

通过水热法制备TiO₂纳米片；

3)制备LaFeO₃纳米颗粒

分别取La(NO₃)₃、Fe(NO₃)₃和柠檬酸，将其分别溶于100ml蒸馏水中，搅拌，使其完全溶解；然后将上述三种物质的溶液混合，将混合溶液转移至水浴锅中，在70℃下加入聚乙二醇，调节pH至碱性后反应2h至形成凝胶，将凝胶在85℃下烘干2h，然后升温到180℃除去柠檬酸，得到粉末前驱体，将粉末前驱体置于马弗炉中，在空气气氛下830℃煅烧3h，得到所述LaFeO₃纳米颗粒；

4)制备BaTiO₃/LaFeO₃/TiO₂纳米片异质结构

5)制备光阳极

首先，将BaTiO₃/LaFeO₃/TiO₂纳米片异质结构配置成TiO₂复合浆料；

光阳极基底为FTO基底，将其切割，清洗干净，然后配置0.04M的TiCl₄水溶液，将清洗干净的FTO基底放入TiCl₄水溶液中，在80℃下保持1h，取出，用去离子水反复冲洗，然后将FTO基底放入马弗炉中，在400℃退火1h；

采用丝网印刷法将TiO₂复合浆料涂覆在处理过的FTO基底上，然后将Fe金属网压入TiO₂复合浆料中，在表面继续涂覆浆料，达到所需厚度，将旋涂好浆料的FTO基底在260℃干燥5h，然后在290℃煅烧40min、310℃煅烧15min、360℃煅烧50min、450℃煅烧30min、500℃煅烧20min；

将煅烧后的FTO基底浸入到0.05mM染料N-719的乙腈和叔丁醇混合溶液中，乙腈和叔丁醇体积比为1:1，停留24h，取出后晾干，得到所述的光阳极；

步骤2，制备对电极

对电极为分散有铂的FTO基底，将对电极切割成与光阳极相同的尺寸，并在所需的位置钻孔，然后清洗备用；

步骤3，封装

将光阳极与对电极对置，在两电极之间注入电解液，共同组成一个三明治结构的电池，两电极之间进行封装；

电解液应用碘/碘三负离子电解液，首先称取100ml的乙腈溶液，向其中加入0.1M的碘化锂，0.1M单质碘，0.6M 4-叔丁基吡啶和0.6M的四丁基碘化铵，避光超声5min，使其充分溶解；然后称取5g的Ag纳米颗粒，将其加入混合溶液中，充分混合。