[发明专利]染料敏化电池用二氧化钛-五氧化二铌核壳结构纳米纤维膜的制备方法

摘要

本发明公开了一种染料敏化电池用二氧化钛-五氧化二铌核壳结构纳米纤维膜的制备方法。光阳极膜是染料敏化太阳电池的核心部分，对光阳极膜进行表面包覆等物理化学修饰，以及开发新型的纳米结构光阳极膜，都是提高染料敏化太阳电池性能的重要途径。本发明采用独特的同轴静电纺丝技术制备出用于染料敏化太阳电池光阳极的TiO2/Nb2O5核-壳结构纳米纤维膜。这种工艺可同时实现准一维纳米结构形成以及抑制电荷复合的壳层包覆处理两种过程。准一维纳米结构的晶界较少，较少了电子复合，提高了电池的短路电流Isc。壳层的引入则增加了电池的开路电压Voc。相应地，电池总的光电转换效率η得到了24%~33%的提高。

主权项

一种染料敏化电池用二氧化钛‑五氧化二铌核壳结构纳米纤维膜的制备方法，其特征在于该方法的步骤如下：1）配制PVAc质量百分含量为15wt.%的DMF溶液，将体积为DMF溶液25%的表面活性剂Triton X‑100，质量2倍于PVAc的TiP，以及质量1.5倍于PVAc的C10H25NbO5加入到DMF溶液中；经磁力搅拌8h获得TiO2/Nb2O5复合前驱体旋涂液，并用旋涂仪将其旋涂在FTO导电玻璃上形成一层的旋涂层；2）配制PVAc质量百分含量为11.5wt.%的DMF溶液，将体积为DMF溶液15%的表面活性剂Triton X‑100，以及质量1.5倍于PVAc的C10H25NbO5加入到DMF溶液中，经磁力搅拌8h获得Nb2O5前驱体纺丝液（1）；配制PVAc质量百分含量为11.5wt.%的DMF溶液，将体积为DMF溶液15%的表面活性剂Triton X‑100，体积为DMF溶液10%的HAc，以及质量2倍于PVAc的TiP加入到DMF溶液中，经磁力搅拌8h获得TiO2前驱体纺丝液（2）；将前驱体纺丝液（1）和（2）分别装入到注射器（3）和（4）中，在同轴喷丝头（5）和接收装置（6）间加高电压（7），带电液滴在电场的作用下克服自身的表面张力形成喷射细流，由微量注射泵（8）和（9）分别控制（3）和（4）的挤出速率；随着溶剂挥发，喷射细流固化形成核‑壳结构的纤维，以无序状态直接收集在经旋涂处理的FTO导电玻璃（10）上形成复合纤维膜（11），FTO玻璃（10）由接收装置（6）固定；3）纺丝30min后，将收集到的纤维膜（11）干燥后放入马弗炉烧结，以1°C·min‑1的速率升温至500°C后保温1h，得到核壳结构的TiO2/Nb2O5纳米纤维膜。