[发明专利]一种具有石墨相氮化碳纳米片界面层的染料敏化太阳电池及其制备方法

权利要求书

1.一种具有石墨相氮化碳纳米片界面层的染料敏化太阳电池，其特征在于，自下而上由透明导电基底、石墨相氮化碳纳米片界面层、氧化物薄膜、光敏染料、电解液和对电极组成，氧化物薄膜为二氧化钛薄膜、二氧化锡薄膜或者氧化锌薄膜中的一种，石墨相氮化碳纳米片界面层由石墨相氮化碳纳米片组成，其均匀地分布于透明导电基底和氧化物薄膜之间，厚度为5-15nm。

2.根据权利要求1所述的一种具有石墨相氮化碳纳米片界面层的染料敏化太阳电池，其特征在于，所述透明导电基底为铟锡氧化物导电玻璃或者氟锡氧化物导电玻璃中的一种；所述对电极为镀铂的氧化铟锡导电玻璃或者镀铂的氧化氟锡导电玻璃中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种具有石墨相氮化碳纳米片界面层的染料敏化太阳电池，其特征在于，所述光敏染料为金属钌的多吡啶基配合物中的一种，如：N3、N719和Blackdye；所述电解液为碘和碘化锂的乙腈溶液，碘的摩尔浓度为0.05-0.1mol·L^-1，碘化锂的摩尔浓度为0.1-0.2mol·L^-1。

4.一种具有石墨相氮化碳纳米片界面层的染料敏化太阳电池的制备方法，其特征在于，按照下述步骤进行：

步骤1，将石墨相氮化碳纳米片加入到有机溶剂中，经超声后制得分散液；

步骤2，将三聚氰胺、氨腈、双氰胺、尿素或者硫脲中的一种加入到步骤1制得的分散液中，继续超声后得到混合分散溶液；

步骤3，以载气将步骤2制得的混合分散液喷涂到透明导电基底上，在喷涂过程中，载气流量为200-800sccm，喷涂时间为5-10min，基底温度为50-90℃；

步骤4，在惰性保护性气氛下，将步骤3制得的喷涂有石墨相氮化碳纳米片的透明导电基底进行热处理，制得石墨相氮化碳纳米片界面层，在热处理过程中，自室温20—25摄氏度以每分钟1—5摄氏度的速度升温至350-450℃并保温30-120min，之后自然冷却至室温20—25摄氏度；

步骤5，将氧化物浆料涂覆在带有石墨相氮化碳纳米片界面层的透明导电基底上，待浆料干燥后，经烧结在石墨相氮化碳纳米片界面层上得到氧化物薄膜；在烧结过程中，所用气氛为氧气和氩气的混合气体，氧气和氩气的摩尔比为(1:2)-(2:1)，自室温20—25摄氏度以每分钟1—5摄氏度的速度升温至300-400℃并保温30-60min，之后自然冷却至室温20—25摄氏度；

步骤6，将步骤5制得的带有石墨相氮化碳纳米片界面层和氧化物薄膜的透明导电基底浸入光敏染料溶液进行浸渍，以实现染料敏化制备光阳极；

步骤7，将步骤6中制得的光阳极和电解液、对电极一起进行封装，制成成品电池。

5.根据权利要求4所述的一种具有石墨相氮化碳纳米片界面层的染料敏化太阳电池的制备方法，其特征在于，在步骤1中，有机溶剂为在常温下呈液态的醇类、酯类、酮类或者醚类中的一种，如乙醇、乙酸乙酯、丙酮或者乙醚；在步骤1中，超声分散的功率为100-180W，时间为30-60min，优选超声分散的功率为150-180W，时间为40-60min；在步骤2中，超声分散的功率为50-100W，时间为10-20min，优选超声分散的功率为60-80W，时间为15-20min；石墨相氮化碳纳米片与三聚氰胺、氨腈、双氰胺、尿素或者硫脲中的一种的质量比为(50—150)：(1-5)，优选(60—120)：(1-5)；石墨相氮化碳纳米片与有机溶剂的质量体积比为(50—150)mg：200ml，优选(80—120)mg：200ml。

6.根据权利要求4所述的一种具有石墨相氮化碳纳米片界面层的染料敏化太阳电池的制备方法，其特征在于，在步骤3中，载气为空气、氮气、氦气、氖气或者氩气中的一种；载气流量为400-600sccm，喷涂时间为8-10min，基底温度为60-90℃；透明导电基底为铟锡氧化物导电玻璃或者氟锡氧化物导电玻璃中的一种。