[发明专利]一种太阳能电池的光阳极及其制备方法

权利要求书

1.一种太阳能电池的光阳极，其特征在于：所述太阳能电池的光阳极由石墨烯/二氧化钛纳米颗粒复合层，二氧化钛纳米线阵列以及填充在二氧化钛纳米线阵列之间的二氧化钛纳米颗粒组成，石墨烯/二氧化钛纳米颗粒复合层中的二氧化钛纳米颗粒作为籽晶层生长得到二氧化钛纳米线阵列，石墨烯/二氧化钛纳米颗粒复合层中的石墨烯作为电解液的阻隔层。

2.如权利要求1所述的一种太阳能电池的光阳极的制备方法，包括如下步骤：

第一步：在FTO玻璃上制备均匀的石墨烯/二氧化钛纳米颗粒薄膜以其作为阻隔层，二氧化钛纳米颗粒作为生长二氧化钛纳米线阵列的籽晶；

第二步：在FTO玻璃片上利用水热法生长二氧化钛纳米线阵列；

第三步：在二氧化钛纳米线阵列上附着二氧化钛纳米颗粒；

第四步：制备好的复合结构在氮气气氛下煅烧；

第五步：光阳极的敏化；所述光阳极的敏化指将煅烧后的复合结构通过N719染料进行敏化的方式得到太阳能电池的光阳极；

所述步骤1中在FTO玻璃制备石墨烯/二氧化钛纳米颗粒薄膜指：首先制备均匀稳定的石墨烯与二氧化钛纳米颗粒复合溶液，再将该石墨烯与二氧化钛纳米颗粒复合溶液旋涂在FTO玻璃上，使得石墨烯与二氧化钛的纳米颗粒完全覆盖在FTO玻璃片上，在N2气氛下退火得到石墨烯/二氧化钛纳米颗粒薄膜；或在FTO玻璃上先旋涂一层石墨烯后再旋涂二氧化钛溶胶并在N2气氛下退火得到石墨烯/二氧化钛纳米颗粒薄膜。

3.如权利要求2所述的一种太阳能电池的光阳极的制备方法，其特征在于：所述第一步中控制石墨烯的浓度，即石墨烯与二氧化钛的质量比，范围在3％～12％。

4.如权利要求2所述的一种太阳能电池的光阳极的制备方法，其特征在于：所述第一步中在FTO玻璃上制备的石墨烯/二氧化钛纳米颗粒薄膜在厚度在200nm以下。

5.如权利要求2所述的一种太阳能电池的光阳极的制备方法，其特征在于：所述第二步中水热法生长二氧化钛纳米线阵列温度范围在120～200℃，钛酸四丁酯作为二氧化钛纳米线阵列的前驱体，其用量范围为1.4×10-3-4.4×10-3mol。

6.如权利要求2所述的一种太阳能电池的光阳极的制备方法，其特征在于：所述第三步中采用TiCl4水溶液处理二氧化钛纳米线阵列或在二氧化钛纳米线阵列上旋涂二氧化钛溶胶后退火获得二氧化钛纳米线阵列/二氧化钛纳米颗粒的复合结构。

7.如权利要求6所述的一种太阳能电池的光阳极的制备方法，其特征在于：所述第三步中采用TiCl4水溶液处理二氧化钛纳米线阵列从而在二氧化钛纳米线阵列上附着二氧化钛纳米颗粒，TiCl4水溶液的浓度范围为0.05～0.4M，温度范围在30～90℃，生长时间为0.5～48h。

8.如权利要求2所述的一种太阳能电池的光阳极的制备方法，其特征在于：所述第四步中煅烧的温度范围为400～600℃，时间范围为10～60min。

9.如权利要求1所述的一种太阳能电池的光阳极在太阳能电池制备中的应用。