[发明专利]一种染料敏化太阳能电池光阳极及其制备方法

摘要

本发明公开了一种染料敏化太阳能电池光阳极及其制备方法，其特征在于是以稀土掺杂上转换发光材料与TiO2的复合材料作为光阳极材料；制备时，首先以将稀土掺杂上转换发光材料与二氧化钛进行物理混合，获得掺杂β‑NaYF4Er3+,Yb3+的TiO2浆料；然后采用丝网印刷法将浆料印刷于FTO导电玻璃上并煅烧，形成β‑NaYF4Er3+,Yb3+@TiO2复合材料光阳极薄膜；最后吸附染料，即获得光阳极。以本发明的光阳极制备的电池具有高的开路电压和短路电流密度，得到电池的效率可达9％以上，效率比纯二氧化钛提高了55％以上，且制备工艺简单，重复性良好，成本低廉，还可以用于光催化、光敏感材料等领域。

主权项

一种染料敏化太阳能电池光阳极，其特征在于：是以稀土掺杂上转换发光材料与TiO2的复合材料作为光阳极材料；所述稀土掺杂上转换发光材料为β‑NaYF4:Er3+,Yb3+上转换材料；在所述复合材料中，β‑NaYF4:Er3+,Yb3+为大小200‑600nm形状不规则的块状物，其表面覆盖了直径15‑40nm的锐钛矿TiO2颗粒；所述的染料敏化太阳能电池光阳极的制备方法，是按如下步骤进行：a、制备掺杂β‑NaYF4:Er3+,Yb3+的TiO2浆料：将β‑NaYF4:Er3+,Yb3+上转换材料与二氧化钛混合并研磨均匀，依次加入乙酸和去离子水，搅拌均匀；再依次加入无水乙醇、松油醇和乙基纤维素，最后磁力搅拌、超声分散、旋蒸，获得掺杂β‑NaYF4:Er3+,Yb3+的TiO2浆料；b、制备β‑NaYF4:Er3+,Yb3+@TiO2复合材料光阳极薄膜将FTO导电玻璃浸泡在TiCl4水溶液中进行TiCl4预处理，然后在马弗炉中500℃煅烧30min；采用丝网印刷法将步骤a制得的掺杂β‑NaYF4:Er3+,Yb3+的TiO2浆料印刷于FTO导电玻璃上，静置、干燥，然后置在马弗炉中500℃下煅烧30min；自然降温至室温后，再浸泡在TiCl4水溶液中进行TiCl4后处理，取出后再次置于马弗炉中500℃下煅烧30min，即在FTO导电玻璃表面形成β‑NaYF4:Er3+,Yb3+@TiO2复合材料光阳极薄膜；c、制备染料敏化太阳能电池光阳极在步骤b中表面形成有β‑NaYF4:Er3+,Yb3+@TiO2复合材料光阳极薄膜的FTO导电玻璃降温至100‑120℃时，浸泡在N719染料中，取出后用无水乙醇冲洗、吹干，即获得以稀土掺杂上转换发光材料与TiO2的复合材料作为光阳极材料的染料敏化太阳能电池光阳极。