[发明专利]染料敏化贵金属沉积二氧化钛光阳极及其制备方法

摘要

本发明提供了一种染料敏化贵金属沉积二氧化钛光阳极及其制备方法。该方法是先制备纳米二氧化钛粉体和二氧化钛溶胶前驱体，再将上述粉体及溶胶旋涂到导电玻璃基底上，制备出多孔纳米二氧化钛光阳极薄膜，以光化学法将贵金属沉积到二氧化钛光阳极表面，再经染料敏化剂处理得到染料敏化贵金属沉积二氧化钛光阳极。贵金属沉积使其能够更好更快的传导光激发染料产生的载流子，提高半导体光阳极传输光生电子的效率，最终实现太阳能电池光电转化效率的提高。该光阳极组成的太阳能电池的光电转化效率比没有进行贵金属沉积的染料敏化的光阳极太阳能电池提高10-40％。

主权项

一种染料敏化贵金属沉积二氧化钛光阳极的制备方法，具体步骤如下：A.将钛盐与溶剂混合配制成浓度为0.5‑2mol/L钛盐溶液，在常温下磁力搅拌使其进行水解反应15‑20分钟，再放置20‑24小时，得到透明稳定的二氧化钛溶胶；所述的钛盐为四氯化钛、丙氧醇钛、钛酸四丁酯、钛酸四异丙酯、钛酸四己酯或硫酸钛；所述的溶剂是水或乙醇；B.将钛盐溶于盐酸中配成1‑4mol/L的钛盐的盐酸溶液，按钛盐的盐酸溶液和表面活性剂体积比为500‑300∶1加入表面活性剂‑脂肪醇聚氧乙烯醚AEO‑3，搅拌均匀后，滴加3‑5mol/L的氨水直至溶液的pH＝6～9时停止滴加，继续搅拌0.5‑1h，静置老化20‑24h；用去离子水离心洗涤3‑5次，再用无水乙醇交换2次，在50℃烘箱中干燥40‑48h，450‑500℃煅烧1h，得到纳米二氧化钛粉体；C.将步骤B中得到的二氧化钛粉体与步骤A得到的二氧化钛溶胶按质量比1∶1‑5混合、充分研磨得到二氧化钛浆料；将步骤A得到的二氧化钛溶胶均匀涂到清洗干净的导电基底上干燥；然后再将二氧化钛浆料均匀涂到已经涂有溶胶的导电基底上，常温下干燥，在温度为300‑600℃下进行热处理30‑90分钟；降温至室温后得到二氧化钛薄膜；所述的导电基底为掺氟的SnO2导电玻璃(FTO)、掺铟的SnO2导电玻璃(ITO)，ITO柔性导电玻璃；D.将步骤C的薄膜浸泡在浓度为10‑5‑10‑3mol/L的贵金属盐溶液中，紫外灯下照射5‑30分钟，取出常温干燥后制得贵金属沉积的二氧化钛薄膜；所用的贵金属盐是AgNO3、H2PtCl6、Pt(NO3)2、Cu(NO3)2、CuCl2、H2AuCl6或AuCl2；E.将步骤D得到的贵金属沉积的二氧化钛薄膜置于染料敏化剂溶液中浸泡12小时；取出后用无水乙醇清洗，氮气吹干，得到染料敏化的贵金属沉积二氧化钛光阳极；所述的染料敏化剂溶液是4，4’‑二羧酸联吡啶钌的乙醇溶液，其浓度为5×10‑4mol/L。