[发明专利]一种基于柔性衬底的光阳极及其制备方法

说明书

本发明属于太阳能电池技术领域具体涉及一种基于柔性衬底的光阳极及其制备方法。该制备方法的步骤包括：将聚丙烯腈静电纺丝后煅烧得到碳纤维，然后以FeSO₄·7H₂O、磷酸和LiOH·H₂O为原料在碳纤维水热合成磷酸亚铁锂，并将产物和透明质酸复合得到柔性衬底；随后在柔性衬底表面沉积SnO₂和CeO₂，再用AO7染料敏化后得到光阳极。本发明所述光阳极柔性和光热转换效率优秀，可多次弯折。

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域具体涉及一种基于柔性衬底的光阳极及其制备方法。

背景技术

随着物联网和可穿戴设备的迅速发展，各种各样的柔性电子器件也有了极大的发展，但是可穿戴技术仍然面临着很多困难，其中作为基础的电池技术由于功率低等原因，迟迟做不出突破更是严重的制约了其发展。现有可穿戴产品的电源普遍存在占空间大、柔性差等结构性不足的问题；采用能量收集技术，将其他能量转化成为可穿戴设备使用的电能是一种具备极佳的发展前景的方法。

太阳能电池主要利用的是太阳能光伏技术，利用光生伏打效应而将太阳能转化为直流电能的技术。柔性太阳能电池是一种采用柔性材料作为基底的具有质量轻、可弯曲以及生产成本低的特性。但是和相对成熟的常规太阳能电池相比不仅对于太阳能的光伏转换效率远远不及，而且作为透明导电电极的FTO和ITO具有一定的脆性极易断裂影响其机械稳定性，从而大大限制了电池的弯曲能力。

发明内容

针对现有柔性太阳能电池的光伏转换效率低，弯折能力差的的技术缺陷，本发明提供一种基于柔性衬底的光阳极及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于柔性衬底的光阳极的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：取适量的聚丙烯腈加入二甲基甲酰胺中超声8-10min，然后在45-50℃的水浴下搅拌12-16h得到前驱体溶液；随后把前驱体溶液转移至注射器中，进行静电纺丝；纺丝结束后把得到的纤维膜放入75-85℃的真空烘箱中干燥24-30h；干燥后在270-280℃下预氧化1-2h，然后将产物在氮气气氛下以1000℃保温2h碳化得到碳纤维。

步骤二：将步骤一制备的碳纤维浸于一定浓度的NaOH溶液中5-6min，碳纤维取出后在室温下浸于盐酸中10-12min，然后将碳纤维浸于无水乙醇中超声4-5min并在超声后用去离子水反复清洗6次；然后将碳纤维浸于150ml的去离子水中，并加入适量的FeSO₄·7H₂O和磷酸，搅拌50-60min后向混合溶液中缓慢的滴入LiOH·H₂O溶液，滴加完成后将混合溶液转移到反应釜中以170-180℃反应10-12h，冷却至室温后过滤，并将滤得产物用去离子水反复洗涤得到磷酸亚铁锂/碳纤维。

步骤三：将磷酸亚铁锂/碳纤维浸于80ml聚多巴胺溶液中5-6h，将材料取出后置于透明质酸的无水乙醇溶液中，超声60-70min，超声结束后将混合溶液刮涂在清洗过的玻璃上，放置20-25min后将带有涂膜的玻璃浸于CaCl₂的无水乙醇溶液中，静置3-4h后再先后置于去离子水和无水乙醇中超声6-9min，超声结束后将样品置于55-60℃的烘箱中干燥10-12h得到光阳极衬底。